• 5

10.4. ОЧИСТКА В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ

Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В есте­ственных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной кон­струкции, Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объ­ема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концент­рации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.

Поля орошения. Это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.

В почве полей орошения находятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и беспозвоночные жи­вотные. Сточные воды содержат в основном бактерии. В сме­шанных биоценозах активного слоя почвы возникают сложные взаимодействия микроорганизмов симбиотического и конку­рентного порядка.     *

Количество микроорганизмов в почве земледельческих по­лей орошения зависит от времени года. Зимой количество мик­роорганизмов значительно меньше, чем летом.

Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные куль­туры и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации. Земле­дельческие поля орошения после биологической очистки сточ­ных вод, увлажнения и удобрения используют для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посад­ки деревьев и кустарников.

Земледельческие поля орошения имеют следующие преиму­щества перед аэротенками (см. разд. 10.5): 1) снижаются капи­тальные и эксплуатационные затраты; 2) исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади; 3) обеспечивается по­лучение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений; 4) вовлекаются в сельскохозяйственный оборот мало­продуктивные земли.

В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются

взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта- микробиальную пленку. Затем образовавшаяся пленка адсорби­рует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соедине­ния. В глубокие слои почвы пр шикание кислорода затруднено, поэтому наиболее интенсивное окисление происходит в верх­них слоях почвы (0,2—0,4 м). При недостатке кислорода в пру­дах начинают преобладать анаэробные процессы.

Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые воды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж.

Часть территории земледельческого поля орошения отводяг под резервное поле фильтрации, так как некоторые периоды: года не допускают выпуск сточной воды на поля орошения. В этом случае общая площадь поля орошения будет

F.e*-K(F«.o+^".*)-K(Q/94.+Q/»'*),   (11.222).

где /( — коэффициент запаса (в пределах 1,2—1,3); Fп.п и Fn.,|i — площади полей соответственно орошения и фильтрации, га; Q — расход сточных вод», м3/сут; <7ф и q'ф — нлгрузка сточных вод на поля орошения и фильтрации,. м3/(га-сут) [принимг.от равными 5—20 м3(га-сут)].

В зимнее время сточную воду направляют только иа ре­зервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то- резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади на­мораживания FH (в м2):

f„=Q7VM,p/[(/i„ — Ао)рл], .  (11.223)»

где Q — расход сточных вод, м3/сут; Г„ — число дней намораживания; р — коэффициент, характеризующий величину зимней фильтрации; hH и ha — вы­соты слоев соответственно намораживания и зимних осадков, м; рл — плот­ность льда, кг/м3.

Очистка сточных вод с одновременным их использованием для орошения и удобрения может быть проведена по разным ва­риантам схем (рис. II-69).

Вариант 1. Сточные воды после механической очистки поступают в пруды-накопители, а затем по каналу —в пруды-испарители и на поля оро­шения. Вариант 2. Сточные воды после физико-химической очистки на­правляют в биологические пруды, затем на поля орошения или сначала на поля фильтрации, а потом на поля орошения. Вариант 3. Сточные воды после механической, физико-химической и биохимической очистки направля­ют на поля орошения, а в неполивной период сбрасывают в водоем.

В последнее время широкое распространение получило под­почвенное орошение сточными водами, распределяемыми через:

 

Рис. 11-69. Варианты естественной биохимической очистки сточных вод: / — сооружения механической очистки; 2 — сооружения физико-химической очистки; 3 — сооружения биохимической очистки; 4— пруды-илоуплотнители или биологические пру­ды; 5 — отводной канал; 6 — пруд-испаритель; 7—поля фильтрации; 8 — земледельче» ские поля орошения

трубчатые асбестоцементные или полиэтиленовые трубчатые увлажнители. Такое орошение позволяет наиболее полно ис­пользовать удобрительные свойства сточных вод, автоматизи­ровать процессы полива и обеспечить санитарно-гигиенические требования.

Биологические пруды. Представляют собой каскад прудов* состоящий из 3--5 ступеней, через которые с небольшой скоро­стью протекает осветленная или биологически очищенная сточ­ная вода. Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Различают пруды с естественной или искусствен­ной аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют неболь­шую глубину (0,5—1 м), хорошо прогреваются солнцем и засе­лены водными организмами.

Бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кис­лород из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют СОг, фосфаты и аммонийный азот, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ. Для нормальной работы необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температу­ры сточных вод. Температура должна быть не менее 6°С. В зимнее время пруды не работают.

При расчете прудов определяют их размеры, обеспечиваю­щие необходимую продолжительность пребывания в них сточ­ных вод. В основе расчета определение скорости окисления, которую оценивают по БПК и принимают для вещества, разла­гающегося наиболее медленно.

Продолжительность пребывания сточных вод в биологических прудах с естественной аэрацией определяют по формуле

T-(l/Ki)lg[(L. —£,)/(£.-Lr)],     (11.224)

где Kt — константа скорости потребления кислорода, 1/сут; La —БПКиолн воды, поступающей на очистку, мг 02/л; L„ — БПКполн воды, выходящей из пруда, мг 02/л; Lr — БПКполн воды, обусловленная внутриводоемными про­цессами, мг Ог/л.

Для теплого времени принимают 1„=6 и Lr=3 мг 02/л, для холодного — L„ = 4—5 и 1,-1—2 мг 02/л. Константа /<, зависит от состава сточных вод и температуры.

Активную поверхность биологического пруда определяют по формуле

F^aQ(La-Lt)IUa-b)ri],            (11.225)

где Q — расход сточных вод, м3/сут; La, Lz — БПКполн соответственно посту­пающих и очищенных сточных вод, мг 02/л; a, b — растворимость кислорода в воде соответственно в начале процесса и по истечении времени т, мг/л; т\ — атмосферная реаэраиия, г/(м2-сут). Фактическая площадь пруда равна

f=F„/a',            (11.226)

Для прудов с сильно изрезанными берегами «'=0,5—0,6, для прудов с ровными берегами а'=0,8—0,9.

Для повышения скорости растворения кислорода, а следовательно, и по­вышения скорости окисления сооружают аэрируемые пруды. Аэрацию прово­дят механическим или пневматическим путем. Аэрация позволяет в 3—3,5 ра- .ча повысить нагрузку по загрязнениям и увеличить глубину пруда до 3,5 м.

Для определения снижения БПК сточных вод в _ аэрируемых прудах предложена формула

"1—ехр(—а) -\п        1—{[1—ехр(—а)]/а}"

^          _          ^ + £г ехр(_а) 1_{[1_exp(_ct)]/ct} , (II.227)

где а=1+2,3 KiVIQ; V — объем одной секции, м3; я—число секций пруда.

Для подачи воздуха при пневматической аэрации используют компрессо­ры низкого давления. При этом кроме насыщения воды кислородом проис­ходит и ее перемешивание.

На эффективность процессов очистки сточных вод в прудах оказывает влияние и водная растительность. Она потребляет из воды растворенные биогенные элементы.

Перед использованием воды, доочищенной в биологическом пруде, в си­стеме технического водоснабжения ее обрабатывают хлором.

В стабилизационных прудах одновременно идут процессы биофлокуля- ции, отстаивания, фотосинтеза и стабилизации активного ила. Пруды исполь­зуют как для полной очистки, так и для доочистки сточных вод. Объем пруда может быть рассчитан по эмпирической формуле:

V=N„Utо ехр с{Та - Г),         (11.228)

где Nq — концентрация активного ила; La — БПК поступающей сточной во­ды; т0 — оптимальное время пребывания сточных вод; с — температурная константа; Т0—Т — разность оптимальной и рабочей температур.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я