УДК 628.312:543:34

Магистр экологии Альжанова Л.А.

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, Казахстан

Теоретические основы выбора методов очистки сточных вод

Сделан анализ методов очистки сточных вод. В статье указаны многолетние данные о содержании аммиака, нитритов и нитратов в составе сточных вод г.Тараз и методах их удаления.

Master of ecology Alzhanova L.A.

M.Kh.Dulaty Taraz State University, Kazakhstan

Theoretical bases of the choice of methods of sewage cleaning

The analysis of methods of sewage cleaning is made. The long-term data about the maintenance of ammonia, nitrites and nitrates in sewage of Taraz city and methods of their removal is specified in the article.

По своему характеру  и свойствам сточные воды разных предприятий отличаются друг от друга, отражая разнообразие технологических процессов, следствием которых они являются. Большинство из них содержат в своем составе опасные вещества, которые попадая в окружающую среду, нарушают экологическое равновесие, что приводит к гибели растений, животных, снижению их продуктивности, а при критических условиях - к разрушению компонентов экосистем.

В настоящее время проблемы обеспечения эффективной и надежной работы систем очистки сточных вод населенных пунктов и предприятий по прежнему остаются в центре внимания научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций всех стран.

Выбор методов очистки сточных вод для конкретных условий водо­хозяйственных объектов и научно-обоснованную технологическую оценку следует производить на базе знаний о кинетике процессов очистки и гидроди­намике сооружений. Выбор оптимальных технологических схем и очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки воды [1,2].

Под очисткой сточных вод следует понимать, обработку сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Количество методов очистки стоков велико и многообразно, но в целом их можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным [3].

В общем виде очистка сточных вод в каждом конкретном случае, в зависимости от требуемого конечного качества продукта, может предусматривать следующие виды обработки [4]:

– предварительная очистка: включает в себя пропускание через сито (удаление крупных твердых частиц), удаление песка, предварительную аэрацию, извлечение масляных частиц (воздушной продувкой на поверхность сгоняется большая часть масел и жиров), просеивание (удаление взвешенных частиц при помощи вращающихся сит);

– первичная очистка выполняется путем седиментации, процесс может ускоряться путем применения флокулянтов, в результате флокуляции повышается выпадаемость твердых частиц, а также выпадаемость неосаждаемых взвешенных частиц;

– вторичная очистка с применением аэробных бактерий, обеспечивающих биологическое разрушение органических веществ, таким образом осуществляется биологическое окисление взвешенного биологически разрушаемого органического вещества, растворенного в сточных водах;

– очистка третьего уровня применяется после первичной и вторичной в случае, когда в соответствии с требованиями качества, предъявляемым к очищенной воде, из нее должны удаляться питательные вещества;

– нитрификация, денитритификация, дефосфоризация: очистные процессы, в результате которых происходит превращение органического азота в нитраты, разложение нитратов с образованием газообразного азота, удаление из сточной воды растворимых солей фосфора;

– дезинфекция применяется, когда требуется обеспечить полную санитарно-гигиеническую безопасность сточной воды. Методика предусматривает использование реагентов (на основе хлора озонирование,  обработка ультрафиолетовым облучением).

Помимо вышеперечисленных способов существуют еще две технологии естественной очистки сточных вод, которые вполне могут применяться в качестве очистки второго или третьего уровня. Это фитоочистка (использование высшей водной растительности) и биологическое отстаивание. Обе технологии применяются главным образом в небольших водоочистных сооружениях или в районах, где имеется возможность использовать обширные территории.

За последние несколько лет значительно возросло применение мембранных технологий в области охраны окружающей среды, что объясняется развитием природоохранной деятельности, а также разработкой новых и более доступных мембран [5]. Предполагается, что рост применения мембран будет продолжаться и в будущем.

В области совершенствования технологий ультрафильтрационной очистки, одной из самых перспективных и наиболее динамически развивающихся областей науки и техники является технология мембранного биореактора (МБР). Мембранный БиоРеактор – комбинированный процесс, объединяющий биологическую очистку и мембранную фильтрацию (ультра- или микрофильтрацию). В технологии МБР мембраны используются в качестве фильтра, очищающего сточную воду от взвешенных веществ, органических загрязнений и активного ила [6]. Но применение мембранных технологий для очистки сточных вод различных отраслей является очень дорогостоящим процессом.

В настоящее время биологическая очистка сточных вод  получила большое распространение при очистке хозяйственно-бытовых стоков. В системе биологической очистки сточных вод используется специальная биомасса, при помощи которой загрязнения преобразуются в водную, минеральную и газовую составляющие.  Первоочередной задачей биологической очистки сточных вод, является снижение: БПК (биологический показатель по кислороду), ХПК (химический показатель), нитритов, нитратов, аммонийных солей, фосфатов.

Если рассмотреть некоторые из выше перечисленных показателей (рисунок 1-3) сточных вод  г.Тараза, то можно изобразить следующую тенденцию:

 

Рисунок 1 – Содержание аммонийного азота в сточных водах г.Тараз

Примечание. 1 – вход на очистное сооружение; 2 – выход из ОС

 

Рисунок 2 – Содержание нитритов в сточных водах г.Тараз

 

По существующему положению сточные воды города Тараз, отводятся на 12 карт первичных отстойников площадью 14 га и далее на поля фильтрации площадью 197 га.  Существующая очистка сточных вод города создает неблагоприятную санитарно-эпидемиологическую обстановку в регионе.  Для улучшения экологической обстановки в районе города Тараз, необходимо строительство комплекса полной биологической очистки сточных вод. Учитывая климатические и гидрохимические условия, месторасположения очистных сооружений,  можно прийти к выводу, местные условия располагают к строительству сооружений биологической очистки.

Рисунок 3 – Содержание нитритов в сточных водах г.Тараз

 

Метод  биологической очистки основан на способности микробов использовать в процессе своей жизнедеятельности различные растворенные органические соединения и неокисленные минеральные соединения (например, сероводород, аммиак, нитриты), содержащиеся в сточных водах. Биологическая очистка сточных вод основана на жизнедеятельности микроорганизмов, прикрепленных к субстрату. Поступающие органические вещества в загрязненной воде последовательно минерализуются биоценозами микроорганизмов. Последние, самостоятельно поддерживают динамический баланс по массе и качественному составу в соответствии с меняющимися параметрами стока.         Станции биологической очистки сточных вод (бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод) могут быть использованы и как локальные очистные сооружения и в технологической цепи системы очистки сточных вод [7].

Очистка сточных вод биологическим методом осуществляется в сооружениях с прикрепленной микрофлорой (биофильтры), со свободноплавающей микрофлорой (аэротенки) или со смешанной микрофлорой (аэротенки с насадкой, биотенки). Благодаря своей универ­сальности и эффективности в работе наиболь­шее распространение получили аэрационные сооружения типа аэротенков.

Таким образом, еще раз следует отметить, что одними из самых распространенных и трудно извле­каемых загрязнений городских и производственных стоков яв­ляются мелкодисперсные (коллоидные) и растворенные органичес­кие загрязнения. Физико-химические методы их извлечения и де­струкции такие, как адсорбция, реагентная обработка, исполь­зование окислителей, экстракция и др., пока еще слишком дороги и малоприменимы для больших расходов сточных вод. Поэтому са­мым результативным вполне может являться биологический метод, т. к. биоло­гическая очистка обеспечивает деструкцию сложных органических загрязнений, осуществляемую безpeaгентным путем в обычных физико-химических условиях и при минимальных затратах энергии. Биологический метод является экологически чистым, т.к. углерод органических соединений в результате деструкции окисляет­ся до углекислоты и воды, азот - до нитритов и нитратов, а живые клетки аэробных бактерий не только безвредны, но часто полезны окружающей среде.

 

 

Литература

 

1.     Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды – М.: Недра, 1993.

2. Родионов А.И., Клушин В.П., Торочешник И.С. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов – М.: Химия, 1989.

3. Очистка производственных сточных вод: учебное пособие для вузов/ Под. Ред. Якрвлева С.В. – М.: Стройиздат, 1985.

 4. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов ЮВ. Очистка производственных сточных вод. М.:Стройиздат. 1985.

      5. Поляков А. М., Соловьев С. А., Видякин М. Н. Технология мембранного биореактора (МБР) для очистки природных и сточных вод [I] // Критические технологии. Мембраны. 2008. № 3.

      6. Поляков А. М., Соловьев С. А., Видякин М. Н. Технология мембранного биореактора (МБР) для очистки природных и сточных вод [II] // Критические технологии. Мембраны. 2009. № 1.

         7.   Ковалева Н.Г., Ковалев В.Г. Биохимическая очистка сточных вод предприятий химической промышленности – М.: Химия, 1987.