Условия приема сточных вод в систему водоотведения

Загрязнения сточных вод могут быть минеральными и органическими. К минеральным загрязнениям относятся песок, глина, шлак, растворы минеральных солей, кислот и щелочей. Органические загрязнения бывают растительного (остатки плодов, овощей, растений, бумага и пр.) и животного (физиологические выделения людей и животных, органические кислоты, остатки тканей живых организмов, различные бактерии, в том числе и болезнетворные, дрожжевые и плесневые грибки — так называемые бактериальные и биологические загрязнения) происхождения. В бытовых сточных водах содержится около 60 %органических и 40 % минеральных загрязнений.

Сточные воды могут содержать нерастворенные, коллоидные и растворенные загрязнения. Количество нерастворенных загрязнений, вносимых одним человеком в бытовые сточные воды, составляет около 65 г/сут. Концентрация нерастворенных загрязнений бытовых сточных вод, мг/л, определяется по формуле

(4.1)

где b— количество загрязнений, вносимых 1 чел. в бытовые сточные воды, г/сут; — удельное водоотведение на 1 чел., л/сут.

Городские сточные воды представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. Концентрация нерастворенных загрязнений городских сточных вод, г/м³, определяется по формуле

(4.2)

где и — концентрация нерастворенных загрязнений бытовых и производственных сточных вод, г/м³; и -расход бытовых и производственных сточных вод,

В процессе обработки сточных вод на очистных сооружениях значительная часть нерастворенных загрязнений выпадает в отстойных сооружениях, образуя осадок. Этот осадок имеет высокую влажность. В зависимости от типа сооружений, в которых этот осадок образуется, и состава осадка влажность его колеблется в пределах 90-99,5 %.

Осадок состоит из органических и минеральных веществ. Для оценки соотношения органических и минеральных веществ используют понятие зольность, которая характеризует количество минеральных веществ в осадке. Ее выражают в процентах. Зольность осадка городских сточных вод составляет 25-35 %. Органические вещества называют беззольными веществами. Их в осадке городских сточных вод содержится 65—75 %.

Количество кислорода, необходимого для окисления органических веществ аэробными микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности, называется биохимической потребностью в кислороде (БПК).Эта величина выражается в мг/л или г/м³. Обычно определяют биохимическую потребность в кислороде за 5 и 20 сут, обозначая ее соответственно БПК₅и БПК20

БПК бытовых сточных вод Lбыт, мг/л, зависит от нормы водоотведения на одного человека:

(4.3)

где а — БПК₂₀, приходящаяся на одного человека, г/сут (для отстоянной сточной жидкости а = 40 г/сут);qб— удельное водоотведение на 1 чел., л/сут.

рН = 7,2 ... 7,6, т. е. слабощелочную реакцию. Некоторые виды производственных сточных вод могут иметь сильнокислую или сильнощелочную реакцию. Для возможности биологической очистки таких вод требуется их нейтрализация.

Условия спуска сточных вод в водоемы определяются "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточны­ми водами" и "Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей". В соответствии с этими правилами различают водоемы питьевого и культурно-бытового водопользования и водоемы, используемые для рыбохозяйственных целей.

Водоемы питьевого и культурно-бытового водопользования.

Нормативы качества воды на используемых участках этих водоемов устанавливают по двум видам водопользования: 1) для централизованного и нецентрализованного питьевого водоснабжения, а также водоснабжения предприятий пищевой промышленности; 2) для купания, спорта и отдыха населения. Ко второму виду водопользования относятся также участки водоемов, расположенные в черте населенных пунктов.

Установлены следующие нормативные показатели качества воды водоема.

Количество растворенного в воде водоема кислорода после смешивания с ней сточных вод в любой период года в пробе, отобранной в 12 ч дня, не должно быть меньше 4 мг/л.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК20) Для водоемов первого вида водопользования не должна превышать 3 мг/л, а для водоемов второго вида -6 мг/л.

Содержание взвешенных веществ в воде водоема после спуска в него сточных вод не должно увеличиваться больше чем на 0,25 мг/л для водоемов первого вида водопользования и на 0,75 мг/л для водоемов второго вида.

Активная реакция воды водоема рН после смешивания с ней сточных вод должна быть не ниже 6,5 и не выше 8,5.

Для воды водоемов установлены также нормативные показатели по окраске, наличию ядовитых веществ, плавающих примесей, возбудителей заболеваний, запахам и привкусам, минеральному составу и температуре. Ядовитые вещества не должны содержаться в концентрациях, которые могут прямо или косвенно оказать вредное воздействие на здоровье населения.

Рыбохозяйственные водоемы. Существуют два вида использования таких водоемов: 1) для воспроизводства и сохранения ценных видов рыб; 2) для всех других рыбохозяйственных целей.

Показатели качества воды рыбохозяйственных водоемов должны соответствовать нормативам, установленным для водоемов питьевого и культурно-бытового водопользования. В то же время по некоторым показателям к воде рыбохозяйственных водоемов предъявляют более высокие требования. Зимой количество кислорода, растворенного в воде рыбохозяйственных водоемов первого вида использования, не должно быть меньше 6 мг/л, а в воде водоемов второго вида — 4 мг/л. Биохимическая потребность в кислороде БПКполн не должна превышать 3 мг/л.

Содержание в воде любых водоемов радиоактивных веществ у мест выпуска загрязненных ими сточных вод не должно превышать предельно допустимые концентрации, установленные Главной государственной санитарной инспекцией.

Необходимую степень очистки сточных вод определяют по количеству содержащихся в них взвешенных веществ, потреблению растворенного кислорода смесью сточных вод и вод водоема, допустимой величине БПК полн смеси вод водоема и сточных вод, изменению активной реакции воды водоема и по другим показателям с учетом самоочищающей способности водоема.

Под самоочищающей способностью водоемов понимают снижение концентрации загрязнений вследствие биохимических, химических и физических процессов, протекающих в водоеме.

28 Контроль за работой очистных сооружений и сбросом сточ­ных вод проводится для предупреждения и прекращения загряз­нения водных объектов неочищенными и недостаточно очищен­ными сточными водами, а также повторного их использования в промышленности и сельском хозяйстве. Он включает в себя учет и регистрацию очистных сооружений; проверку эффектив­ности очистки сточных вод; определение влияния сбрасываемых сточных вод на водные объекты и технологические процессы; выдачу предписаний по совершенствованию работы очистных сооружений.

Обследование очистных сооружений предполагает изучение проектных данных, технологической схемы и регламента работы очистных сооружений, а также их паспортов; ознакомление с ра­нее выданным разрешением на сброс очищенных сточных вод; проверку выполнения ранее выданных предписаний по улучше­нию работы очистных сооружений. Одновременно ведут контроль работы лаборатории, осуществляющей ведомственный контроль за эксплуатацией очистных сооружений. Причем особое внимание обращают на укомплектованность ее квалифицированными кад­рами, оснащенность необходимым оборудованием, соблюдение согласованных с органами водоохраны методик, периодичности и объема анализов сточных вод, а также точек и порядка взятия проб, ведение отчетной документации, изучение данных лабора­торного анализа сточных вод, поступающих на очистные соору­жения, и сравнение их с проектными данными.

Во время обследования проверяют соблюдение регламентов на эксплуатацию каждого сооружения и организацию учета ко­личества очищаемой воды, обращают внимание на степень ав­томатизации технологических процессов, подачу и дозирование реагентов, работу насосных станций, скребковых механизмов в отстойниках, регулирование работы аэрационных сооружений, метантенков, механического обезвоживания осадков, обеззара­живания хлором и других процессов, устанавливают соответ­ствие находящихся в эксплуатации сооружений запроектиро­ванным.

При необходимости отбирают пробы и проводят анализ сточ­ных вод для определения степени их очистки как на очистных сооружениях в целом, так и по отдельным ступеням. Место, вре­мя и способ взятия проб зависят от цели осуществляемой проверки и определяются в каждом конкретном случае с учетом режима работы очистных сооружений и возможных колебаний по време­ни состава и расхода сточных вод

29 Температура. Оптимальной температурой для аэробных процессов, происходящих в очистных сооружениях, считается 29-300С, при ней биоценоз представлен наиболее разнообразными и хорошо развитыми микроорганизмами. В то же время температурный оптимум бактерий различных групп варьирует в широких пределах для психрофилов – 10-150С, мезофиллов – 25-370С, термофилов – 50-600С. Микроорганизмы хорошо развиваются при оптимальных температурах и сохраняют свою жизнеспособность при колебаниях температур в значительных диапазонах. Так, психрофилы могут существовать в пределах температур от минус 8 до плюс 300С, мезофиллы – от 5 до 500С, термофилы от 20 до 800С.

Если температурный режим не соответствует оптимальному, то рост культуры, а также скорость обменных процессов в клетках снижается. Наиболее неблагоприятное влияние на развитие культуры оказывает резкое изменение температуры, сопровождающееся изменением растворимости кислорода. Очень чувствительны к температуре бактерии нитрификаторы, их наибольшая активность наблюдается при температуре не ниже 250С.

Активная реакция среды. Концентрация водородных ионов (рН) существенно влияет на развитие микроорганизмов. Значительная часть бактерий лучше всего развивается в среде нейтральной или близкой к ней. Однако имеются микроорганизмы, хорошо развивающиеся в кислой среде с рН 4-6 (микромицеты, дрожжи) или, наоборот, в слабощелочной среде (вибрионы).

Биологическая очистка наиболее эффективна, если значение рН не выходит за пределы 5-9, оптимальной считается среда с рН=6,5-7,5. Отклонение рН за пределы 5-9 приводит к уменьшению скорости окисления из-за замедления обменных процессов в клетке, нарушения проницаемости ее цитоплазматической мембраны. Микроорганизмы сами способны регулировать величину рН среды, хотя и в ограниченных пределах. Если значения температуры и рН выходят за пределы допустимых величин, то необходимо корректировать эти параметры в сточной воде, поступающей на биологическую очистку.

Биогенные элементы. Для нормального процесса синтеза клеточного вещества и, следовательно, для эффективного процесса очистки сточной воды в среде должна быть достаточная концентрация всех основных элементов питания – органического углерода (БПК), азота, фосфора. Кроме основных элементов состава клетки (углерода, азота, кислорода, водорода), для ее построения необходимы незначительные количества и других компонентов: марганца, меди, цинка, молибдена, селена, магния, кобальта, кальция, натрия, калия, железа, карбонат-иона. Содержание этих веществ в природных водах обычно достаточное. Иногда не хватает азота, фосфора, и их добавляют в виде суперфосфата, ортофосфорной кислоты, аммофоса, мочевины и др. Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется соотношением БПК:N:Р, которое должно быть не менее 100:5:1.

Уровень питания. За меру уровня питания принимают величину суточной нагрузки по загрязнениям в пересчете на 1 м3 очистного сооружения на 1 г сухой биомассы или на 1 г беззольной части биомассы. Наиболее часто оперируют значениями нагрузки по БПК, а иногда и по величине нагрузки по индивидуальному виду загрязнений. Классическая система (с нагрузкой 150-400 мг БПКПОЛН на 1 г беззольного вещества ила на сутки) обеспечивает высокую степень очистки по БПК, иногда частичную нитрификацию, имеет хорошо флокулируемый ил, населенный большим числом микроорганизмов различных групп.

Кислородный режим. В аэробных биологических системах подача воздуха должна обеспечивать постоянное наличие в смеси растворенного кислорода не ниже 2 мг/дм3, чтобы исключить возможность пребывания ила в анаэробных условиях во время отделения его от воды во вторичных отстойниках, где теряется растворенного кислорода от 1 до 2 мг/дм3. Система аэрации обеспечивает также постоянное поддержание ила во взвешенном состоянии.

Токсические вещества. Токсическим действием на биологические процессы могут обладать органические и неорганические вещества. Большинство веществ проявляют то или иное действие в зависимости от их концентрации в очищаемой сточной воде. В связи с этим одной из основных задач является установление величины ПДК для индивидуальных химических веществ, а также выявление возможного действия смеси веществ, одновременно присутствующих в очищаемой сточной воде. За величину ПДК принимают максимальную концентрацию токсичного вещества, находящегося в воде и не оказывающего заметного отрицательного влияния на работу биологических очистных сооружений (ПДКБ.О.С.). Кроме этой величины иногда указывается величина ПДКБ – концентрация вещества, при повышении которой может быть отмечено какое-либо отрицательное действие на процесс биоокисления и на процесс жизнедеятельности клетки

30 Очистка ???????сравнительно небольших расходов сточных вод может быть обеспечена на более простых по конструкции сооружениях, принцип действия которых также основывается на процессах биохимического разложения органических веществ сообществом микроорганизмов.
Наиболее простыми очистными сооружениями, используемыми человеком уже более пяти столетий, являются поля фильтрации. Они представляют собой спланированные площадки (карты) с уклоном до 0,02, обвалованные дамбами, площадью от нескольких квадратных метров до 1,5—2 га. Поля фильтрации устраиваются обычно на проницаемых грунтах — песках, супесях,

94 Экология города
легких суглинках. Наряду с биологической очисткой сточных вод, в которой принимают участие сообщества микроорганизмов как водных, формирующихся на поверхности карт, так и почвенных, развивающихся в толще проницаемых грунтов, в процессе фильтрации воды через породы основания происходит ее дополнительная механическая и отчасти физико-химическая очистка. Преимуществами полей фильтрации является простота устройства и эксплуатации. К их недостаткам следует отнести необходимость занятия больших площадей, возможность загрязнений подземных вод и атмосферного воздуха газообразными продуктами разложения хозяйственно-бытовых сточных вод, которое ощущается на расстоянии до 200 м от полей фильтрации.
Разновидностью полей фильтрации являются поля подземной фильтрации, в которых на глубине 0,5—1,8 м укладываются дренажные трубы. По ним очищенная вода отводится с полей фильтрации и используется для орошения сельскохозяйственных угодий.
Прогрессивным развитием методов естественной биологической очистки являются биоинженерные сооружения типа биоплато. Для очистки и доочистки сточных вод населенных пунктов могут быть использованы конструкции типа инфильтрационных и поверхностных биоплато (рис. 3.10).