Вывоз мусора при строительстве в Подмосковье: www.musorshik.ru
Архитектура ->  Канализация. Охрана окружающей среды 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [ 109 ] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209

Наличие в воде большой массы питательных веществ способствует интенсивному росту водорослей (ряски). Для борьбы с ними желательно разведение на рыбоводных прудах уток, для которых ряска является хорошим кормом.

При устройстве биологических прудов более полно используются земельные участки, чем при сооружении полей орошения или полей фильтрации. Кроме того, пруды могут быть устроены на таких почвах, которые непригодны для полей.

Сточные воды, прошедшие биологические пруды, могут быть использованы для орошения. В этом случае могут применяться поливочные машины, лиманное орошение, длинные борозды, дождевание, подпочвенное орошение.

При необходимости по местным условиям повышенной очистки сточных вод для их доочистки (после искусственных очистных сооружений) рекомендуется устраивать биологические пруды третьего вида. Число ступеней в таких прудах должно быть: при поступлении в них биологически очищенных сточных вод-2-3 ступени, при поступленпи отстоенных сточных вод - 4-5 ступеней. Нагрузку на пруды следует принимать с учетом их реаэрации, которая дает 6-7 г кислорода на 1 м пруда. Этого достаточно, для того чтобы обеспечить очистку 100- 250 м/(га-сутки) отстоенных сточных вод (без разбавления) или 4000-5000 м/(га-сутки) биологически очищенных сточных вод.

Пруды, предназначенные для доочистки сточных вод, могут быть использованы также и для рыборазведения. В этих случаях должно быть предусмотрено устройство дополнительных малых прудов глубиной не менее 2,5 м для пребывания в них рыбы в зимнее время.

В последнее время для очистки сточных вод получают распространение пруды с фотосинтезирующими организмами фитопланктона, в частности с водорослью хлорелла.

Глава XX

СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ИСКУССТВЕННО СОЗДАННЫХ УСЛОВИЯХ

Метод биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности. Таким образом, искусственно культивируемые микроорганизмы освоболсдают воду от загрязнений, а метаболизм этих загрязнении в клетках микроорганизмов обеспечивает их энергетические потребности, прирост биомассы и восстановление распавшихся веществ клетки.

Биологическим путем могут обрабатываться очень многие сложные и разнообразные органические вещества. Переработке подвергаются также некоторые неокисленные неорганические соединения - сероводород, аммиак, нитриты и т. п. Однако в сточных водах присутствуют и такие вещества, которые биологическим путем не окисляются или окисляются настолько медленно, что практически завершение процесса оказывается недостижимым. К группе биологически неокисляемых веществ относятся многие углеводороды, некоторые сложные эфиры, ряд «жестких» синтетических поверхностно-активных веществ, красители и другие вещества.

Микроорганизмы культивируют как в аэробных, так и в анаэробных условиях.



Если процесс проводят в аэробных условиях, то сумму реакций био-» логического окисления можно представить в виде следующих схем:

/ и г 3 \ ферменты (п-3\

С;, Ог N + U + - - - - j О2-->х СОа + \- j НО + NH3+ ДН; (4.140)

ферменты

ЯуОгПЛ- NH3 + Оа-->C5H7NOa + HgO -f COg + ЛН; (4.141)

ферменты

C5H7NO2 -f 5О2-->5С02 + NHg -f 2H2O -f АН; (4.142)

ферменты ферменты NH3 -f О2-->HN02 + O2--HNOg. (4.143)

Здесь CxHyOzN обозначает органические вещества сточных вод, а C5H7NO2 - среднестатистическое соотнощение основных элементов продуцируемого клеточного вещества.

Реакции (4.140) и (4.141) символизируют биологический процесс очистки от исходных загрязнений состава CxHyOzN. Первая реакция - окисление вещества на энергетические потребности клетки, вторая - на синтез биомассы состава C5H7NO2. Затраты кислорода на эти две реакции соответствуют БПКполн СТОЧНОЙ ВОДЫ.

Если окисление проводится достаточно долго, то после использования ИСХОДНОГО органического вещества начинается процесс окисления клеточного вещества бактерий [реакция (4.142)].

Реакции (4.140) и (4.141) осуществляют гетеротрофы. Когда вода очищена и экзогенный (внешний) источник органического углерода исчерпан, наступают благоприятные условия для развития автотрофных культур. При наличии в воде достаточной концентрации растворенного кислорода в среде развиваются автотрофы - нитрификаторы, которые проводят биологическое окисление аммонийного азота сначала до нит-ритного, а затем и до нитратного [реакция (4.143)].

Для нормального процесса синтеза клеточного вещества, а следовательно, и для эффективного процесса очистки воды в среде должна быть достаточная концентрация всех основных элементов питания - органического углерода (БПК), азота, фосфора.

Кроме основных элементов состава клетки (С, N, О, Н) для ее построения необходимы также и другие элементы в очень незначительной массе. К ним относятся калий, кальций, магний, сера, железо, марганец и др. Содержание этих элементов в природных водах обычно бывает достаточным, чтобы полностью удовлетворить требованиям бактериального метаболизма. Азота и фосфора часто не хватает и их приходится добавлять искусственно, обычно в виде одно- и двузамешенных фосфатов калия и хлорида аммония. Это в большей степени относится к производственным сточным водам и в меньшей - к городским, потому что в физиологических выделениях людей содержится много белкового азота и, кроме того, мочевина полностью гидролизуется до аммиака и оксида углерода. Считается, что в процессе очистки сточных вод бактериями преимущественно используется аммонийный азот, но если его недостаточно, то его с успехом может заменить белковый азот.

Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется соотношением БПКполн : N : Р (азот аммонийных солей и фосфор в виде растворенных фосфатов). В каждом конкретном случае это соотношение индивидуально, так как оно определяется составом продуцируемых клеток, который, в свою очередь, зависит от состава очищаемой воды. В отечественной практике, согласно рекомендациям СНиП, при обработке городских сточных вод используется соотношение БПКполн:Н:Р== 100:5: 1.

Цикл превращений азота в процессе биоокисления загрязнений сточных вод в общем виде может быть представлен диаграммой:



БПК (С) + Шл -Ь Oi бактериальные клетки (орг. азот) + СОо 4- HO

Т Уг

NH3 + СОз + НаО

io. no; -4- no;

Белковый азот в результате аммонификации разлагается до аммонийного, который и используется при очистке сточных вод в качестве источника азота. Под БПК здесь понимается наличие в воде источника углеродного питания клеток. Наиболее интенсивно азот используется в период логарифмической фазы роста клеток, а в период окисления клеток азот высвобождается вновь в виде аммиака. Выделившийся аммонийный азот может окисляться до нитритов и нитратов либо повторно использоваться для нового цикла синтеза. Таким образом, для цикла превращений азота справедливы реакции (4.141) - (4.143).

Вступая в общий круговорот азота, нитриты и нитраты могут выполнять две функции - служить источником кислорода в анаэробных условиях и быть источником азота, например при биосинтезе водорослей. Подсчитано, что 1 мг азота нитратов продуцирует в водоеме 10 мг водорослей. Вот почему во избежание интенсивного зарастания водоемов в них не следует выпускать сточные воды, содержащие большие концентрации нитритов и нитратов. Если же последние получаются при биоокислении и оправданы требованиями технологического процесса, то вслед за сооружениями-окислителями следует предусмотреть сооруже-ния-денитрификаторы для разложения окисленных форм азота до азота молекулярного. Потеря азота (в виде молекулярного он уходит в атмосферу) - явление, нежелательное для биосферы, и в будущем, по-видимому, должны быть найдены иные пути использования нитритов и нитратов.

Денитрификация - процесс сложный, многостадийный и может протекать по разным схемам в зависимости от условий среды. Конечными продуктами распада могут быть либо молекулярный азот, либо аммиак, либо оксиды азота, но применительно к сточным водам денитрификация проходит, как правило, до молекулярного азота.

Биологическую очистку называют полной, если БПКполн очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполной при БПКполн более 20 мг/л. Такое определение является условным, так как и при полной биологической очистке происходит лишь частичное освобождение воды от суммы находящихся в ней примесей.

В свою очередь, полную биологическую очистку можно подразделить на две категории: с нитрификацией азота аммонийных солей и без нее. Процесс нитрификации проходит одновременно с окислением клеточного вещества бактерий, поэтому вариант полной биологической очистки с нитрификацией называют еще процессом очистки с минерализацией активного ила или длительным процессом очистки.

Органические загрязнения находятся в сточных водах в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии. Ряд микроорганизмов и, в частности бактерии, вирусы, дрожжи, плесени, могут использовать питательные вещества лишь в виде относительно небольших молекул в водном растворе. Крупные частицы загрязнений перерабатываются бактериями первоначально вне клетки. Бактерии выделяют во внешнюю среду в значительных количествах пищеварительные ферменты, где они контактируют с крупными частицами веществ и осуществляют гидролитический распад сложных органических веществ до более простых, небольших по размеру дюлекул, которые затем проходят через оболочку клетки и поступают в протопласт.

Практически все химические преобразования от начала процесса усвоения в живом веществе осуществляются с помощью ферментов, ката-




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [ 109 ] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209