Доочищення промислових стічних вод ВАТ "ПГЗК" на біолого-інженерних спорудах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Гідросфера - це водна оболонка Землі, яка є сукупністю океанів, морів, континентальних вод та льодових шарів. Гідросфера, яка є важливим елементом біосфери, відіграє вирішальну роль в багатьох процесах, які проходять в природі. З водою пов'язано зародження та розвиток живої речовини, і як наслідок, всієї біосфери.

Вода - одне з найбільших багатств у житті людини. Вона широко за стосовуєтьсп в різних галузях життєдіяльності. Організм людини на 70--80 % складається з води, це саме можна сказати й про тваринний та рослинний світ. Вона в повсякденному житті людини використовується для пиття, приготування їжі, задоволення санітарно-гігієнічних потреб. Вода необхідна для забезпечення перебігу багатьох технологічних процесів, вирощування сільськогосподарської продукції та переробки її на продукти споживання, а також для різних галузей промисловості, де вона використовується як сировина, реагент, теплоносій, промивний засіб тощо. Загальні витрати води в побуті, сільському господарст ві і промисловості, наприклад, у Сполучених Штатах Америки досягають 7000 л за добу на душу населення. Водночас запаси доступної прісної води на планеті на душу населення становлять всього 5--6 тис.м3. Стік річок є невеликою част кою цього об'єму.

Наведені цифри беззаперечно свідчать про те, що запаси прісної води на планеті надзвичайно обмежені і вже сьогодні в багатьох районах земної кулі від чутний її дефіцит. У зв'язку з невпинним зростанням обсягів господарської діяльності людини, а отже, і споживання прісної води зростає також скидання забрудненої води, а дефіцит прісної води збільшується ще більшою мірою.

Сьогодні вода в природі вже не встигає самоочищатися, як це було ще 50-- 100 років тому. Це призвело до надмірного забруднення багатьох природних водойм, річок і озер, воду яких без попереднього очищення використовувати для господарських цілей не можна. Багато річок фактично перетворилось на стічні канави [ 1 ].

Водні ресурси України поки що перевищують теперішній рівень водоспо живання, проте вже сьогодні в багатьох південних районах країни відчутний значний дефіцит води. Тому все більшого значення набуває проблема розумного, раціонального використання прісної води й особливо очищення всезростаючих об'ємів стічних вод, а також одночасна організація замкнених систем зворотного водоспоживання в промисловості, сільському і комунальному господарстві.

Внаслідок проведення робіт щодо захисту водних об'єктів від забруднення і раціонального використання води в народному господарстві країни впродовж останніх років створено й освоєно нові високоефективні технологічні процеси та конструкції споруд, обладнання і реагенти для очищення стічних вод. Це дало змогу скоротити забір води з природних водойм, зменшити об'єм стічних вод .

Вода в біосфері виступає в ролі універсального розчинника, тому що взаємодіє з багатьма речовинами не вступаючи з ними в хімічні реакції (за винятком процесів гідролізу). Це забезпечує перенос розчинених речовий, наприклад, обмін живими організмами та природним середовищем між суходолом та океаном.

Проблема охорони гідросфери пов'язана Із загальною проблемою виживання людства. Це зумовлено передусім тим, що гідросфера здійснює значний вплив на процеси в біосфері І вирішенню проблеми сучасної екологічної кризи (передусім за рахунок порушення біосферної саморегуляції) може сприяти тільки досягнення гармонії з навколишнім природним середовищем.

На жаль, втручання людини у природні процеси зростає і на сьогодні антропогенні перетворення вод континентів досягнули глобальних масштабів, порушуючи гідрологічний режим навіть великих озер та річок земного шару. Цьому сприяли: будівництво гідротехнічних споруд (водосховищ, зрошувальних каналів та систем переробки вод), збільшен ня площ зрошувальних земель, обводнення посушливих територій, забруднення прісних вод стоками.

Використання водних ресурсів у світі зростає, а темпи будівництва очисних споруд нижчі від темпів водозабору, тому особливо гостро постало питання забруднення природних вод. Крім того, виникли нові види забруднення водойм: теплове, біогенне тощо.

Основними джерелами забруднення природних вод є промислові стічні води, комунальні стічні води, сільськогосподарські стоки, нафта і нафтопродукти, поверхневі стоки та атмосферні опади.

Максимальна кількість забруднення потрапляє у природні води з промисловими стічними водами, які мають різний склад та великі об'єми [2].

1. Підприємство як джерело забруднення навколишнього середовища

Комбінат розташований у Полтавській області міста Комсомольска в одному кілометрі від лівого берега річки Дніпро.

Район родовища являє собою малолісисту горбкувату рівнину. Абсолютні оцінки промислової площадки над рівнем моря 62,8 м до 69,4 м.

Комбінат складається з чотирьох великих підрозділів:

1) Дніпровське рудоуправління в складі кар'єру, цеху гірничо-дорожніх машин і внутрішньокар'єрних доріг, цеху залізничних кар'єрних шляхів;

2) дробильно-збагачувальний комплекс із хвостовим господарством, у складі якого маються дві дробильні і дві збагачувальні фабрики, три відсіки хвостохранилищ;

3) виробництво обкотишів у складі двох фабрик окомкування;

4) об'єкти і підрозділи допоміжного призначення.

Чорная металургія є одним з найбільших споживачів води. Незважаючи на те, що на металургійних заводах широко використовується оборотне водопостачання, кількість стічних вод дуже величезне. Вони містять механічні добавки органічного походження, а також гідрооксиди металів, стійкі і легені нафтопродукти, розчинені токсические з'єднання органічного і неорганічного походження. Стічні води мають приблизно однаковий якісний склад забруднення, але концентрація забруднюючих речовин, як правило, змінюється в широкому діапазоні в залежності від виду й особливостей технологічних процесів.

При скиданнях забруднених стічних вод металургійних виробництв у водоймі збільшується кількість завислих речовин, значна кількість яких опадає біля місця скидання, підвищується температура води, погіршується кисневий режим, від виносу з водою мастильних продуктів із прокатних цехів утвориться масляна плівка на поверхні водойми. Улучення шкідливих речовин може привести до загибелі водяних організмів і порушення природних процесів самоочищення водойми. Шкідливий вплив на людей, тварин, макро- і мікроорганізми, рослинне світло мають багато металів, їхні з'єднання й інші неорганічні речовини, що містяться в стічних водах металургійних підприємств.

Для збагачення руди потрібно значна кількість води для утворення пульпи з визначеним співвідношенням води і твердих часток, для транспортування збагаченої руди і «хвостів» і для охолодження механізмів і апаратів [ 3 ].

1.1 Характеристика водокористування

Спеціальне водокористування призначено для забезпечення технологічних, господарсько-питних і протипожежних потреб об'єктів гірничо-збагачувального комбінату. Водопостачання на господарсько-питні та виробничі потреби здійснюється п'ятьма водопровідними системами, найбільш потужною із яких є оборотна система забрудненої води з хвостосховищем. Хвостосховище використовується як джерело водопостачання переважної більшості споживачів технічної води на промплощадці ПГЗК. Водоспоживачі технічної води з підвищеними вимогами до її якості (котельна, теплиця) забезпечуються свіжою водою з Дніпродзержинського водосховища. Водозабір свіжої річкової води для виробничих потреб котельні та теплиці Полтавського ГЗК здійснюється береговою насосного - станцією з ковшової водоприймальної споруди, розташованої в хвостовій частині Дніпродзержинського водосховища вище м. Комсомольськ.

Водокористування дозволяється при додержанні наступних умов:

а) забір свіжої води (м 3/с, м3 /добу, тис. м3 /рік;)

Із поверхневих водойм не більше - 0,35 м3/с, 3068 м3/добу, 1120,0 тис. м3/рік;

б) об'єми і категорія води, що одержується від інших підприємств, не більше (м3/добу, тис.м3/рік) - 8830,67 м3/добу, 3205,57 тис.м3/рік від системи питного водопроводу м. Комсомольськ.

в) сезонне водоспоживання і водовідведення (м3/рік) Водоспоживання в травні - вересні - 304400 м3/рік; в січні - квітні, жовтні - грудні - 815600 м3/рік.

г) можливе обмеження водоспоживання в маловодні роки .

1.1.1 Повторне використання води

Використання води в системах оборотного водопостачання, повторио-послідовного використання води (м3/добу, тис.м3/рік)- 1015303,74 м3/добу, 369652,06 тис. м3/рік.

Об'єми і категорія води, що передається іншим підприємствам і організаціям, відводиться на РПЗ, накопичувані і т.д. (м3 /добу, тис. м3 /рік)

Стороннім організаціям МП "Елемаш", Комсомольському ПОП ЖКГ, орендній фірмі "Сервіс" і інш. з промплощадки ГЗК передається питна вода кількістю 219,1 м3/добу, 80,0 тис. м3/рік.

В хвостосховище (накопичувач) ПГЗК відводяться виробничі стічні води від промплощадки комбінату, кар'єрні води і стічні води після очисних біологічних споруд м.Комсомольськ сумарною кількістю 1013586 м3/добу, 369044 тис. м3 /рік.

1.1.2 Наявність і характеристика обладнання для обрахування використання вод і їх лабораторного аналізу

Облік постачання річкової води з Дніпродзержинського водосховища для виробничих потреб ПГЗК здійснюється витратоміром типу КСД-2 № 0115057 з максимальними годинними витратами 500 м /год для водогону діаметром 400 мм, яким вода подається на промплощадку комбінату. Облік витрат аварійного (розсіюваючого) випуску надлишкових вод із хвостосховища в Дніпродзержинське водосховище здійснюється витратоміром типу КСД-2 № 0098312 з максимальними годинними витратами 3200 м3/год для водогону діаметром 600 мм.

Облік доочищеної надлишкової води із хвостосховища, що скидається після БІС, здійснюється витратоміром "Взлет РС-У" для водогонів діаметром 1000 мм.

Для обліку оборотної технічної води на магістральних трубопроводах діаметром 800, 1200, 1400 мм установлені витратоміри типу "Взлет МР-У" УРСВ-040-002ТП-360 - 2 шт. № 402026 та № 402027, та "Взлет ТСРВ-020" - 2 шт. № 102093 і № 102094.

Для обліку питної води, яку Полтавський ГЗК отримує із водопровідної системи м.Комсомольськ, на двох водогонах діаметром 500 мм установлені витратоміри типу "Взлет РС-У" № 302028 та № 302040.

Тип всіх приладів, що використовуються на підприємстві для обліку, ультразвуковий.

Лабораторні аналізи води виконуються спеціалізованою лабораторією захисту ПВБ ПГЗК у відповідності з графіком, затвердженим головним енергетиком комбінату.

1.2 Водовідведення

Відведення усіх виробничих стічних вод від основного виробництва ПГЗК здійснюється в хвостосховище. Хвостосховище є приймачем виробничих стічних вод від об'єктів промплощадки ПГЗК, кар'єрних вод, стічних вод після біологічних очисних споруд м. Комсомольськ, від котельні для виробничих потреб ПГЗК. На сьогоднішній день хвостосховище ПГЗК має позитивний водний баланс. Позитивний баланс води спричинився через збільшення кар'єрних вод, що зумовлено заглибленням рудорозробок. Надлишкові води із хвостосховища подаються на біоінженерні споруди (БІС), де вони до очищуються, а потім відводяться в річку Сухий Кобелячок. Результати аналіза стічних вод на випусках зведені у таблиці 1.1.

Відведення побутових стічних вод від промплощадки ПГЗК здійснюється мережами побутового водовідведення комбінату в систему побутового водовідведення міста Комсомольськ.

Поверхневі стічні води з промплощадки ПГЗК відводяться в Дніпродзержинське водосховище одним випуском.

В р. Сухий Кобелячок відводяться доочищені на біоінженерних спорудах з використанням вищої водно-повітряної рослинності надлишкові води із хвостосховища ПГЗК в кількості 3400 м3/год, 10400 тис. м3/рік.

Схема водогосподарської системи ПГЗК приведена у додатку 1.

Таблиця 1.1 Результати аналіза стічних вод на випусках

Показники	Випуск надлишкових стічних вод із хвостосховища після доочищення на БІС в р.Сухий Кабелячок, мг/л
1	2
Зважені речовини	100
Органічні речовини (за БСК5)	20
Сухий залишок	3200
Азот амонійний	0,5
Нітрити	0,24
Нітрати	40
Хлориди	1050
Сульфати	1900
Залізо	0,13
Нафтопродукти	0,6
Нікель	0,018
Хром	0,036
Мідь	0,0002
ХСК	75
ПАР	0,06
Алюміній	0,0006
Фосфати	0,4
Цинк	0,0003
Марганець	0,1
Кальцій	128,0
Магній	134,8

Таблиця 1.2 Гранично допустимий скид (ГДС) речовин із стічними водами в водний об'єкт

Показники складу стічних вод	ГДС
	Мг/л	г/год	т/рік
1	2	3	4
Випуск зайвих вод із хвостосховища в р. Сухий Кабелячок 3400 м3/год, 10400 тис. м3/рік
Завислі речовини,	100	340000	1040
Органічні речовини (за БСК5)	20	68000	208
ХСК	75	255000	780
Сухий залишок	3200	10880000	33280
Азот амонійний	0,50	1700	5,2
Нітрити	0,24	816	2,50
Нітрати	40	136000	416
Хлориди	1050	3570000	10920
Сульфати	1900	6460000	19760
Фосфати	0,4	1360	4,16
Кальцій	128	435200	1331
Магній	134,8	458320	1402
Марганець	0,1	340	1,04
Нафтопродукти	0,6	2040	6,24
ПАР	0,06	204	0,62
Алюміній	0,0006	2,04	0,006
Залізо	0,13	442	1,35
Нікель	0,018	61,2	0,19
Хром+3	0,036	122,4	0,37
Мідь	0,0002	0,68	0,002
Цинк	0,0003	1,02	0,003

1.2.1 Спосіб очищення стічних вод, склад і продуктивність очисних споруд

Надлишкові води із хвостосховища ПГЗК піддаються доочищенню на спорудах із використанням вищої повітряно-водної рослинності (ВПВР).

Очисна споруда - це інфільтраційний басейн з ВПВР з добре розвиненою кореневою системою (очерет звичайний).

Очищення.води здійснюється послідовно:

І стадія - в зоні горизонтального руху води (очищення у водній товщі).

IIстадія - в зоні інфільтрації (очищення в фільтруючій товщі грунтів). Проектна продуктивність споруд доочищення складає 70000 м /добу; 25,6 млн. м /рік.

Очисні споруди з використанням ВПВР розташовані в районі відсіку №1-2 хвостосховища.

Біоінженерні споруди (далі - БІС) - це гідротехнічні споруди, завданням яких є біологічне очищення технологічних вод, використаних у процесі виробництва. БІС на Полтавському ГЗК були побудовані в 1999-2002 роках. Їхня потужність - 72 тисячі кубічних метрів води за добу. БІС були здані державній комісії в травні 2002 року і тепер вони використовуються для доочищення дебалансових вод. Для поліпшення процесу очищення води на БІС була висаджена водна рослинність. На будівництво БІС, площа яких 18 га, було витрачено 7,5 мільйона гривень. Необхідно відзначити, що це єдиний в Україні об'єкт такого роду.

У 2002 році, коли були введені в дію біоінженерні споруди, було дуже жарке літо, яке спричинило собою загибель частини насаджень очерету звичайного. Не було досвіду зимівлі подібних насаджень і рослини, висаджених на БІС, рослини погано витримали першу зиму 2002-2003 років, були проблеми і з їх виживанням. У результаті, до весни 2003 року насадження очерету звичайного слід було відновлювати.

Зима 2003-2004 років пройшла вдало для рослин. У 2003 році до роботи підключилися фахівці науково-дослідних інститутів і студенти Гірничого ліцею міста Комсомольська. Студенти посадили рослини, які прижилися на БІС практично стовідсотково, і результати досліджень засвідчують, що рослини починають ефективно спрацьовувати. За допомогою рослин буде вирішена проблема дисбалансу води: після ефективного природного очищення вода буде йти в ріки. При роботі на замкнутий водооборот (у хвостосховище Полтавського ГЗК додатково йдуть міські стоки і кар'єрні води) дуже важливо мати такий об'єкт, як БІС.

Роботи із насадження очерету звичайного проводилися під контролем представників Українського інституту екологічних проблем (проектанта біоінженерних споруджень Полтавського ГЗК). Матеріал для насаджень брали поруч, в обвідному каналі, що дозволило одержати більш витриваліші рослини, та скоротити до мінімуму час і транспортування посадкового матеріалу. А чим рясніша буде рослинність на біоінженерних ставках, чим краще приживатимуться рослини, тим ефективніше буде працювати біофільтр, краще буде очищатися вода.

1.2.2 Гранично допустимий скид речовин у водний об єкт із зворотними водами по випусках

Затверджена витрата зворотних вод для встановлення ГДС (не більша встановленої у дозволі на спецводокористування):

- дебалансних вод із хвостосховища зі скидом в р. Сухий Кобелячок - 10,4 млн.м3/рік; 3400 м3/год;

Фактична витрата зворотних вод:

- дебалансних вод із хвостосховища зі скидом в р. Сухий Кобелячок -3400 м3/год; 10,4 млн.м3/рік;

Затверджені і фактичні скиди речовин у зворотних водах (скид будь-яких речовин, пов'язаних з діяльністю водокористувача, але не зазначених нижче, заборонено) приведені у таблиці 1.3.

Затверджені властивості зворотних вод:

1) плаваючі домішки - відсутність;

2) запах, присмак - 2 б;

3) колір (прозорість) - 20 см;

4) температура - 18° С;

5) реакція (рН) - 6,5-8,5;

6) кисень розчинений = 4,0 мг/л;

7) колі-індекс - 1000;

8) коліфаги - 100 в л;

9) лактозо позитивні кишкові палички - 1000 в л;

10) життєздатні яйця гельмінтів - відсутність в л.

Схема зворотніх вод підприємства приведена у додатку 2.

Таблиця 1.3 Гранично допустимий скид речовин у водний об єкт із зворотними водами по випусках

№ п/п	Показники складу стічних вод	Фактичні кон-ціі, мг/л	Фактичні скиди, г/год	Допустимі для скиду кон-ції, мг/л	ГДС, г/год	Скиди перерахов-ані, т/рік (оціночні)
1	2	3	4	5	6	7
Скид де балансних вод із хвостосховища ПГЗК в р. Сухий Кабелячок з q = 3400 м3/год; 10,4 млн.м3/рік
1	Завислі речовини	100	340000	100	340000	1040
2	Органічні речовини (за БСК5)	20	68000	5,0	68000	208
3	Сухий залишок	3200	10880000	3200	108800	33280
4	Азот амонійний	0,50	1700	0,50	1700	5,2
5	Нітрити	0,24	816	0,24	816	2,50
6	Нітрати	40	136000	40	136000	416
7	Хлориди	1050	3570000	1050	357000	10920
8	сульфати,	1900	6460000	1900	6460000	19760
9	ХСК	75	255000	75	255000	780
10	Нафтопродукти	0,6	2040	0,6	2040	6,24
11	Фосфати	0,4	1360	0,4	1360	4,16
12	залізо	0,13	442	0,13	442	1,35
13	ПАР	0,06	204	0,06	204	0,62
14	Кальцій	128	435200	128	435200	1331
15	магній	134,8	458320	134,8	458320	1402
16	Марганець	0,1	340	0,1	340	1,04
17	цинк	0,0003	1,02	0,0003	1,02	0,003
18	Хром+3	0,036	122,4	0,036	122,4	0,37
19	Алюміній	0,0006	2,04	0,0006	2,04	0,006
20	Нікель	0,018	61,2	0,018	61,2	0,19
21	мідь	0,0002	0,68	0,0002	0,68	0,002

Таблиця 1.4 Тимчасово погоджений скид (ТПС) речовин із зворотними водами

Показники	г/год	т/рік
Склад зворотних вод:
Завислі речовини	766000/178	11490/2,2
Органічні речовини	3064/0,59	3064/0,59
Сухий залишок,	497900/96,2	497900/96,2
Азот амонійний,	153,2/0,03	153,2/0,03
Нітрити,	153,2/0,03	153,2/0,03
Нітрати,	689,4/0,13	689,4/0,13
Залізо	383/0,07	77/0,001
Нікель	3,1/0,0006	3,1/0,0006
Хлориди	90388/17	90388/17
Сульфати	72770/14	72770/14
Нафтопродукти	7660/1,5	107/0,02
Мідь	0,2/0,000004	0,2/0,000004
ХСК	76600/14,8	14707/2,84
Хром+3	1,92/0,0004	1,92/0,0004
Алюміній	0,4/0,00009	0,4/0,00009
ПАР	6,1/0,001	6,1/0,001
Фосфати	2,3/0,0004	2,3/0,0004
Цинк	0,2/0,00004	0,2/0,00004
Кальцій	82398,6/15,92	82398,6/15,92
Магній	30793,2/5,95	30793,2/5,95

1.2.3 Показники токсичності стічних вод

Показники токсичності де балансних вод, які скидаються в р. Сухий Кабелячок, приведені у таблиці 1.5.

Таблиця 1.5 Показники токсичності стічних вод

Затверджені рівні та класи токсичності	Фактичний рівень токсичності (ФРТ)	Гранично допустимий рівень токсичності (ГДРТ)	Кратність розбавлення у контрольному створі
Необхідна кратність розбавлення	- 8,83	- 8,83	1
клас	1	1

1.2.4 План заходів щодо досягнення ГДС речовин із зворотними водами

Таблиця 1.6

№ п/п	Найменування заходів	Строк виконання	Вартість, тис.грн.	Очікуваний ефект по охороні води
1 2	Ліквідація випуску поверх-невих стічних вод у затоку Дніпродзержинського водо- сховища з перекиданням по- верхневих стічних вод у сис- тему відвідних трубопрово- дів оборотного водопоста- чання на базі хвостосхо- вища: а) проектно-вишукувальні роботи; б) будівельно-монтажні роботи. Виведення біоінженерних споруд (БІС) по очищенню де балансних вод із хвосто- сховища на роботу у відповідності з проектними показниками.	Серпень 2003р вересень 2005р	70,0 700,0	Припинення скиду неочищених поверхневих стічних вод у Дніпродзер-жинське водо- сховище. Досягнення якості очищення на БІС дебалансних вод на рівні проектних показників.

1.2.3 Стан ґрунтових вод і захист від забруднення технологічними водами Полтавського ГЗК

Постійно на комбінаті проводяться роботи з відновлення спостереження за свердловинами режимної мережі. Ведеться спостереження за станом ґрунтових вод міжріччя Псла та Сухого Кобелячка. Це дозволяє відслідковувати вплив об'єктів комбінату на рівень та якість ґрунтових вод. Зокрема, протягом 2002 та першого півріччя 2003 року було відновлено 20 спостережних свердловин. На ці роботи було витрачено 75360 гривень. Сьогодні спеціалісти комбінату мають реальну картину впливу Полтавського ГЗК на стан ґрунтових вод і надають ці дані як контролюючим органам, так і на запити громадян. Те, що значний шкідливий вплив відсутній, доведено дослідженнями незалежної державної організації “Укрчорметгеологія”.

Комбінатом проведено розчищення від мулу малих річок. Так, у 2002 році розчищено 2600 м старого русла р. Старий Кобелячок, на що витрачено 61410 гривень. Вивчається питання відновлення зниклих водних об'єктів - боліт і озер в районі західних відвалів. В 1995 році був розроблений проект гідрокультивації дослідних ділянок і є надія на те, що цей проект буде реалізовано.

З 1998 року при розчищенні річки Сухий Кобелячок проведене закріплення 133,5 гектарів площ піском і мулистим ґрунтом на першому-другому відсіках. Пісок і мулистий ґрунт подавалися на відсік на значну відстань і висоту, і робота була досить напруженою, але вона сприяла позитивним результатам. Тепер тут піднялися з вербових колів дерева, самосівом занесені тополі, а завдяки птахам - маслинка срібляста. З'явилися очерет звичайний і трави - ті, що ростуть на заплаві річки Сухий Кобелячок.

2. Суть і сфери застосування біологічного очищення води

Суть біологічного очищення води полягає у застосуванні природ них біоценозів гідробіонтів для звільнення забрудненої води від неба жаних домішок. До складу біоценозів гідробіонтів входять мікроорга нізми та інші представники тваринного й рослинного світу, які прожи вають в активному мулі, біоплівці та в очищуваній воді.

Біологічне вилучення домішок з води за допомогою мікроорганізмів може відбуватися як за наявності кисню (аеробні окисні процеси), так і без нього (анаеробні відновні процеси).

Біологічні способи застосовують для очищення промислових і кому нально-побутових стічних вод від органічних речовин, які використо вуються мікроорганізмами як джерело живлення та енергії. При цьому відбувається деструктивне розкладання -- окиснення за аеробного та відновні процеси з утворенням метану за анаеробного очищення.

Аеробне очищення стічних вод може здійснюватися внаслідок наси чення їх повітрям (або киснем) в аеротенках. При цьому мікроорганіз ми, що розвиваються, створюють легкоосідаючі пластівці активного мулу або біологічну плівку, яка утворюється під час фільтрування води крізь аероване завантаження зі щебеню в біофільтрах. Анаеробне очищення в метантенках застосовують для очищення стічних вод лише за високої концентрації органічних речовин.

Сучасні біологічні способи можна використовувати для очищення води практично для всіх розчинених у ній органічних сполук у будь-яких концентраціях: від нітратів, сульфатів, хроматів, аміакатів, йонів важких металів та від небезпечних біологічних агентів -- хвороботвор них бактерій, вірусів та ін. Завдяки біологічному очищенню можна не тільки звільнитися від небажаних домішок, а й відновити якість води, що в іншому випадку є проблематичним.

Для біологічного очищення рекомендують застосовувати суміш про мислових і побутових стічних вод, що сприяє підвищенню ефективно сті очищення та забезпечує надходження в очисні споруди потрібних біо генних елементів -- Нітрогену й Фосфору в засвоюваній мікроорганіз мами формі. Концентрація органічних сполук у стічній воді не має перевищувати гранично допустимі величини, встановлені дослідним шля хом. Якщо концентрація органічних речовин більша за гранично допу стиму, то перед біологічним очищенням стічні води розбавляють річко вою водою або побутовими стічними водами. Аерація стічних вод має забезпечити вміст розчиненого кисню не менше ніж 2 мг/дм3. Опти мальне значення рН стічних вод має бути в межах 6,5 -- 8,5, температу ра води -- 6 -- 37 °С. У воді мають бути також сполуки, які містять біогенні елементи -- Нітроген і Фосфор. їхній уміст залежить від вели чини БСКП0ВН очищуваної води. За недостатнього вмісту цих елементів у воду добавляють суперфосфат або сульфат амонію. Концентрація завислих речовин в очищуваній воді не має перевищувати 100 мг/дм3, вміст солей -- не більше ніж 10 г/дм3 (бажано 5 г/дм3).

З огляду на відносну дешевизну, надійність та екологічну безпеку біологічне очищення води широко використовують у практиці водопідг отовки [ 4 ] .

2.1 Вплив різних факторів на процес біологічного очищення

На інтенсивність і ефективність біологічного очищення стічних вод впливають багато факторів: температура, рН, наявність і концентрація токсичних речовин, концентрація біомаси й ін. Регулювання ряду факторів дозволяє зменшити тривалість і підвищити ефективність очищення стічних вод.

2.1.1 Температура

У процесі біологічного очищення стічних вод у залежності від зміни температурних умов навколишнього середовища відбувається зміна біоценозу. У залежності від кліматичних умов і часу року температура стічних вод, що очищаються біологічно, може коливатися від 2-5 до 25-35 С. Навесні, влітку і ранньою осінню, коли температура стічних вод не нижче 15° С, розвиваються переважно мезофильные і деякі термофільні мікроорганізми; пізньою осінню, узимку і провесною переважають психрофільні форми.

Підвищення температури за межі фізіологічної норми мікроорганізмів приводить до їхньої загибелі, у той час як зниження температури викликає лише зниження фізіологічної норми активності мікроорганізмів. Повільна зміна температури в межах фізіологічної норми не робить істотного негативного впливу на мікроорганізми, однак різкі коливання температури несприятливо впливають на їхню життєдіяльність.

При низьких температурах знижується швидкість процесу біологічного очищення, зменшується глибина очищення і погіршується процес флокуляції мікроорганізмів, що, у свою чергу, приводить до збільшення кількості мікроорганізмів, що виносяться зі стічними водами з вторинних відстійників.

При зниженні температури стічної води від 20 до 6° С число видів мікрофлори і мікрофауни в біоценозі активного мулу зменшується. Зміна температури від 20 до 37 °С приводить збільшенню швидкості біологічного окислювання в 2--2,3 рази, зміна температури від 20 до 6° С сповільнює швидкість процесу приблизно в 2 рази. Підвищення температури від 6 до 20°С сприяє зростанню окисної потужності аэротенка 2--2,5 рази.

Зміна температури води викликає зміну розчинності кисню в воді. У теплий час року, коли фізіологічна активність мікроорганізмів підсилюється, розчинність кисню знижується; у зимовий період спостерігається протилежна картина. У зв'язку з цим для підтримки досить високої ефективності біологічного очищення в теплий час року необхідно робити більш інтенсивну аерацію, а в зимовий час -- підтримувати більш високу концентрацію мікроорганізмів у поворотному мулі, а також збільшувати тривалість аераційного періоду.

Підвищення концентрації кисню у воді в зимовий період до 5 мг/л і більш, очевидно, активує обмінні процеси в клітинах.

2.1.2 Величина рН

Бактерії краще ростуть у нейтральному чи слабощелочному середовищі. Для більшості грибів і дріжджів більш сприятливе слабокисле середовище.

Ефективне очищення стічних вод відбувається при рН = 5,5 - 8,5; оптимальний інтервал рН складає 6,5--7,5. При рН нижче 5 і вище 9 ефективність біологічного очищення, як правило, різко знижується.

У процесі життєдіяльності багато бактерій можуть чи підкисляти подщелачивать середовище. Наприклад, при розкладанні чи сечовини білків утвориться аміак, а при споживанні солей органічних кислот у середовищі накопичуються катіони лужних металів. Мікроорганізми активного мулу мають здатність автоврегулювання рН.

2.1.3 Перемішування

Перемішування стічної води й активного мулу в аэротенках забезпечує підтримка активного мулу в зваженому стані, створює більш сприятливі умови массопередачі поживних речовин і кисню до поверхні мікробних міток.

Турбулізація рідини приводить до руйнування хлопьев активного мулу на більш дрібні скупчення мікроорганізмів. Це сприяє поліпшенню постачання кліток поживними речовинами і киснем, створює більш сприятливі умови для існування мікроорганізмів.

Ретельне перемішування стічних вод і активного мулу дозволяє зменшити тривалість аерації без зниження ефективності очищення стічних вод. Турбулізація рідини, як показали дослідження, приводить до зникнення в стічній воді вільно плаваючих найпростіших.

При невеликому ступені турбулізації потоку в біоценозі активного мулу з'являються нитковидні бактерії. При інтенсивному перемішуванні в біоценозі переважають вільно плавають циліндричні форми бактерій, що володіють високою біохімічною активністю.

2.1.4 Концентрація кисню

Швидкість розчинення кисню стічній воді не повинна бути нижче швидкості його споживання мікроорганізмами. Дослідження показали, що швидкість споживання кисню мікроорганізмами активного мулу практично не змінюється при концентрації кисню у воді в межах від 1 до 7 мг/л. Зниження концентрації кисню нижче 0,5 мг/л несприятливо позначається на швидкості його споживання мікроорганізмами.

При низької концентрації кисню у воді збільшується кількість метаболітів (продуктів обміну) і відповідно знижується кількість вуглецю, що переходить у клітки і виділяється у виді СО2.

Концентрацію кисню в стічній воді рекомендується підтримувати в залежності від розмірів хлопьев активного мулу при інтенсивному перемішуванні і мінімальних розмірах хлопьев -- не менш 1 мг/л, при слабкому перемішуванні і великих розмірах хлопьев - близько 2 мг/л.

2.1.5 Токсичні домішки

Багато хімічних речовин можуть робити на мікроорганізми токсичний вплив, що порушує їхня життєдіяльність. Так, при значних концентраціях фенолу, формальдегіду й інших антисептиків відбувається денатурація білків протоплазми, а ефір і ацетон руйнують оболонку клітки. Шкідливі речовини, потрапляючи в бактеріальну клітку, взаємодіють з її компонентами і порушують їх функції.

Установлено максимальні концентрації (МК) шкідливих речовин у стічних водах, що надходять на біологічні очисні спорудження.

Особливо токсичні солі важких металів, що по степу токсичності можна розташувати так: Sb > Ag > Си > Hg > СО > Ni > Pb > Cr > Cd > Zn > > Fe.

Негативний вплив на процеси біологічного очищення робить підвищена концентрація неорганічних солей у стічних водах. Наприклад, при концентрації хлоридів до 30 г/л різко знижується якість очищення стічних вод. Максимальна кількість неорганічних солей у стічній воді не повинне перевищувати 10 г/л. Різкі коливання концентрації неорганічних солей так само несприятливо позначаються на ефективності очищення стічних вод.

2.1.6 Біогенні елементи

Азот і фосфор є необхідними компонентами клітинного матеріалу для всіх організмів. Азот входить до складу речовини клітки у відновленій формі (у виді аминных і иминных груп), а фосфор -- в окисленій формі. Інші елементи, необхідні для нормальної життєдіяльності мікроорганізмів (наприклад, мікроелементи), звичайно в достатній кількості присутні в стічних водах.

Недолік азоту і фосфору у воді приводить до різкого порушення процесу біологічного очищення стічних вод, зниженню фізіологічної активності мікроорганізмів і інтенсивності окислювання забруднених стічних вод. Крім того, при недоліку біогенних елементів у біоценозі з'являється значна кількість нитчатых форм бактерій і погіршується осаджання активного мулу.

Потрібна кількість біогенних елементів залежить від величини приросту біомаси, що у свою чергу залежить від класу речовини, що окисляється, виду мікроорганізмів, фази розвитку цих мікроорганізмів та ін.

Як біогенні добавки застосовують різні водорозчинні солі і речовини: сульфат і нітрат амонію, сечовину, аміачну воду, аммофос, суперфосфат, ортофосфорну кислоту і т. п. Застосовувані біогенні солі не повинні утворювати між собою нерозчинні у воді з'єднання. Наприклад, при спільному використанні аміачної води і суперфосфату у випадку підвищення рн може відбуватися утворення нерозчинного у воді двузаміщенного фосфату кальцію.

В даний час на більшості споруджень біологічної очистки стічних вод виробляється спільне очищення виробничих і побутових стічних вод. При цьому можливо використання азоту і фосфору, що містяться в побутових стічних водах, і покриття в такий спосіб частини потреб у цих елементах, необхідних для очищення виробничих стічних вод.

2.1.7 Доза і вік активного мулу

Інтенсивність і ефективність (очищення стічних вод залежать не тільки від умов обитания мікроорганізмів, але і їхньої кількості (дози активного мулу). Доза активного мулу в аэротенках звичайно підтримується в межах 2--4 г/л. Підвищення концентрації мікроорганізмів у стічній воді дозволяє збільшити швидкість споживання субстрату. Однак одночасно необхідно збільшувати кількість що розчиняється у воді кисню і поліпшувати умови масообміна.

Для підвищення дози активного мулу в аэротенке необхідно різко збільшити концентрацію мікроорганізмів у зворотньому активному мулі, що залежить від здатності активного мулу до осадження, характеризуемой значенням илового індексу. Зменшення илового індексу від 150 до 50 моль/м дозволяє підвищити дозу активного мулу в аэротенке від 2,5 до 6 г/л.

Одержати більш концентрований поворотний іл у відстійниках важко. Тому необхідно застосовувати інші методи відділення активного мулу, наприклад флотационный, а також проводити процес біологічного очищення при параметрах, що забезпечують утворення активного мулу з малим иловым індексом.

Останнім часом відзначається, що застосування для біологічного очищення «старого» активного мулу приведе до слизеобразованню, спухання й уповільнення швидкості його осадження. За рубежем на установках біологічного очищення застосовують активний мул двох-триденного віку. Мікроорганізми «молодого» активного мулу, представлені, в основному, бактеріями і невеликою кількістю простійщих, більш витривалі до коливань температури в межах 10--30°С протягом 12 год. і коливанням рН. Дрібні хлопья «молодого» активного мулу добре осідають.

2.1.8 Регенерація активного мулу

Одним із прийомів, що дозволяють у деяких випадках скоротити загальний обсяг аэротенков (на 5 - 15 %) і поліпшити осаджання мулу, є застосування методу так званої регенерації активного мулу. По цьому методі поворотний активний іл, що звичайно має концентрацію 7--8 г/л перед подачею в аэротенки аэрируется в спеціальних спорудженнях -- регенераторах.

У процесі біологічного очищення стічних вод в аэротенке під час флокуляції мікроорганізмів відбуваються процеси сокоагуляции колоїдних і мелкодисперсных речовин, що завжди містяться в стічних водах. Крім того, у рідині поворотного мулу можливе нагромадження продуктів метаболізму одних видів мікроорганізмів, швидкість біологічного окислювання яких з іншими видами порівняно невелика. При біологічному очищенні, особливо при недостатній глибині очищення або порушенні режиму очищення, можлива зміна видового складу співтовариства мікроорганізмів (поява нитчатых бактерій, грибів і т.д.), що також приводить до зменшення ефективності очищення стічних вод. Анаэробные умови перебування мікроорганізмів у відстійнику сприяють зниженню їхньої фізіологічної активності.

Регенерація активного мулу, очевидно, обумовлює протікання наступних процесів:

1. Часткове чи повне окислювання колоїдних і розчинених тяжкоокислюваних домішок, що знаходяться в поворотному мулі;

2. Прискорення процесу окислювання продуктів метаболізму й інших речовин у наслідок більш високої концентрації активного мулу в регенераторах;

3. Зміна видового складу мікроорганізмів внаслідок аерації і розвитку найпростіших організмів (відмирання факультативних нитчатых бактерій, грибів і ін.);

4. Збільшення фізіологічної активності бактерій, обумовлене посиленою аерацією і розмноженням значного числа найпростіших, що харчуються бактеріями і тим самим сприяє омолодженню бактерій і зміні їхнього видового складу.

Збільшення числа життєздатних мікроорганізмів відзначається багатьма дослідниками. Ріст фізіологічної активності бактерій, мабуть, є основною причиною, що обумовлює ефективність процесу регенерації.

Необхідно відзначити, що тривале перебування мікроорганізмів у регенераторі, тобто в умовах відсутності живильного субстрату, приведе до загибелі або зниження їхньої фізіологічної активності [ 5 ].

2.2 Аеробні процеси очищення води від органічних речовин

Бактерії, які розвиваються в очисних спорудах, поділяють на авто- і гетеротрофи, причому залежно від умов роботи системи можуть прева лювати ті або інші. Гетеротрофи використовують для свого живлення готові органічні речовини і переробляють їх для отримання енергії й біосинтезу клітин. Автотрофи споживають для синтезу клітин неорга нічний карбон, а енергію отримують за рахунок фотосинтезу, викори стовуючи енергію світла, або хемосинтезу внаслідок окиснення деяких неорганічних сполук -- аміаку, нітритів, сірководню, елементарної сірки, солей Феруму (II) тощо [ 4 ].

2.2.1 Очищення в аэротенках

Аэротенк являє собою апарат з постійно протікаючою стічною водою, у всій товщі якої розвиваються аеробні мікроорганізми, що споживають субстрат, тобто «забруднення» цієї стічної води (рис. 2.1).

Повне або неповне біологічне очищення стічних вод за допомогою активного мулу здійснюють в аеротенках та окситенках.

Рис. 2.1 Аеротенк:

1 - регенератор; 2 - стічна вода; 3 - повітря; 4 - аеротенк; 5 - розпилювальний пристрій; 6 - насос; 7 - зворотний мул; 8 - надлишковий мул; 9 - активний мул; 10 - відстійник.

Аеротенк 4 -- це залізобетонна споруда завглибшки 4 --5 та завширш ки 3 -- 11 м (залежно від потужності) і завдовжки 50 -- 150 м (залежно від ступеня забрудненості стічних вод). Стічну воду 2 подають з одно го або кількох місць. Вона контактує з активним мулом, переміщується й аерується повітрям 3, яке подається розпилювальним пристроєм 5. Тривалість перебування води в аеротенку становить 4 -- 48 год. Очище на вода перетікає у відстійник 10, в якому осідає активний мул 9. Ос новну його кількість («зворотний мул» 7) за допомогою ерліфта чи насоса 6 подають у «голову» аеротенка, що зветься «регенератором» 1 де за інтенсивної аерації відбувається відновлення його якості. Надли шок активного мулу («надлишковий мул») 8 подають для стабілізації, ущільнення, зневоднення, складування або для подальшого викори стання (отримання біогазу, добрив тощо).

Стічні води надходять в аеротенки зазвичай після перебування в спорудах механічного очищення. Концентрація завислих речовин у них не має перевищувати 150 мг/дм3, а допустима величина БСКпов зале жить від типу аеротенка. Під час очищення суміші промислових і по бутових стічних вод мають задовольнятися вимоги за активною реакцією середовища, температурою, сольовим складом, наявністю шкідли вих речовин, масел, умістом біогенних елементів тощо. Для забезпечен ня нормального перебігу процесу біологічного окиснення в аеротенк потрібно безперервно подавати повітря за допомогою пневматичної, ме ханічної або пневмомеханічної системи аерації.

Аэротенки можуть бути класифіковані по гідродинамічному режимі їхньої роботи: 1) аэротенки ідеального -витиснення; 2) аэротенки ідеального змішання; 3) аэротенки проміжного типу.

Гідродинамічний режим роботи аэротенков впливає на умови культування мікроорганізмів, а отже, на ефективність і економічність біологічного очищення стічних вод [ 6 ].

2.2.2 Біофільтри

До реакторів, в яких відбувається біологічне очищення стічних вод у штучних умовах із застосуванням біоплівки, належать біофільтри (рис. 2.2).

Здебільшого це круглі, багатогранні чи прямокутні у плані залізобе тонні місткості. На дірчасте («несправжнє») дно біофільтра розміщу ють завантаження, на якому розвиваються гідробіонти, що утворюють біоплівку. Стічна вода розбризкується спеціальними пристроями зверху по всій поверхні завантаження біофільтра. Стікаючи вниз, вола омиває біоплівку і збирається у піддоні реактора, звідки насосом багаторазово повертається для повторного розбризкування. Так відбувається її ре циркуляція.

Рис. 2.2 Краплинний біофільтр:

1 -- дозувальні баки для стічної води; 2 -- спринклери; 3 -- залізобетонна стінка; 5 --подавання стічної води; 6 -- відвідний лоток.

Для забезпечення біоплівки киснем у нижню частину ре актора через вікна за допомогою вентилятора нагнітають повітря. Щоб запобігти замерзанню води в холодну пору року, реактори розміщують у приміщенні або укомплектовують вентиляційними системами з кало рифером.

Біофільтри успішно застосовують для очищення стічних вод різних виробництв (термічної переробки сланців, виробництва диметилтерефталату, натрійбутадієнового каучуку, оксіетилену, полівінілацетату, ви робництва консервів тощо). Стічні води, які надходять для очищення, містять високий БСКПОВ (320 -- 580 мг О2/дм3), і в усіх випадках дося гається глибоке очищення води, яка має БСКПОВ на рівні 10 -- 25 мг О2/дм3.

Перевагою застосування плівки є те, що вона дуже стійка проти будь-яких змін у складі та кількості стічної води, витримує залпові ски дання та короткочасну нега тивну дію токсичних домішок і швидко відновлює свою очисну здатність після усу нення збурю вальних фак торів [ 8 ].

2.2.3 Біологічні ставки

Очищення стічних вод у біологічних ставках широко використовуються в багатьох країнах у різних галузях промисловості, у тому числі для доочищення стічних вод підприємств хімічної і нафтохімічної промисловості. При порівняно невеликій вартості будівництва і невисоких експлуатаційних витрат біологічні ставки дозволяють підвищити ефективність і надійність комплексу очисних споруджень.

Ставки є спорудженнями біологічного очищення, у яких під дією бактерій відбувається окислювання органических домішок. Продукти розпаду в процесі фотосинтезу можуть засвоюватися мікроводоростями.

Для очищення стічних вод застосовують анаэробные й аеробні ставки. Аеробні ставки підрозділяються на ставки з природної і штучною аерацією. У ставках із природною аерацією вода, що очищається, рухається з дуже малими швидкостями. При цьому корисно використовується лише частина обсягу ставка. Час перебування води в цих ставках залежить від виду і концентрації органічних домішок і коливається звичайно від 7 до 60 діб. Для збільшення ефективності й інтенсивності очищення стічних вод глибина ставка не повинна перевищувати 1 м; при цьому створюються сприятливі умови для прогрівання, висвітлення й аерації води, а також заселення водяними організмами --гидробионтами. Гідробіонти розділяються на бентосні (донні), планктонні (глибинні), нейстонні (поверхневі), мікрофіти (водорості), макрофіти (водяні рослини).

Унаслідок малої інтенсивності окислювання більшої частини домішок тривалість перебування стічних вод багатьох хімічних виробництв перевищує 40 діб.

У залежності від часу року ефективність очищення стічних вод у ставках різна. У холодний період інтенсивність очищення різко знижується, тому в ряді випадків рекомендується обмежувати період роботи ставків. При рясному розвитку фітопланктону рослини асимілюють вільний і зв'язаний Со2, у результаті чого рН води може зрости до 9--10 і вище, що приводить до загибелі бактерій.

Ставки зі штучною аерацією мають значно менший обсяг, і необхідний ступінь очищення води в них звичайно досягається за 1--3 доби. Швидкість руху води в таких ставках перевищує 0,1 м/с. Аеріруючи пристрої можуть бути механічного чи пневматичного типу.

Рекомендується проектувати трьохкаскадні біологічні ставки прямокутної форми з відношенням ширини до довжини 1:2 ч 1:3. У перших двох каскадах варто передбачати по дві рівнобіжні секції, що дозволяє їх періодично очищати. При розрахунках тривалості перебування води в секціях ставка необхідно враховувати, що перша секція одночасно виконує функцію відстійника, у другій секції відбувається основне споживання субстрату стічних вод, а третя секція є стабілізатором у який закінчується процес очищення.. Виходячи з цього, тривалість перебування води в першій секції варто приймати рівною одній добі, а глибину -- 3 м, при цьому зниження БПКп стічних вод складе 10--15%.

У біологічних ставках необхідна присутність водяних рослин, що роблять сприятливий вплив на процеси очищення. Рекомендується займати рослинністю приблизно 1/3 головної частини ставка. Вищі водяні рослини і фітопланктон сприяють зниженню кількості біогенних елементів у воді, відіграють велику роль у кисневому режимі, інтенсифікують процеси окислювання і нітрифікації, а також є джерелами харчування прісноводних тварин.

Концентрація нафти і нафтопродуктів при проходженні води через зарості макрофитов значно знижується. Так, ХПК стічної води заводу органічного синтезу знижувалося при наявності рогоза широколистого в 1,5 рази, очерету озерного -- у 4 рази. Мається позитивний досвід використання для очищення стічних вод одноклітинних водоростей -- хлореллы. Джерелами вуглецю й азоту для хлореллы є капролактам, сірковуглець і т.д.

Біологічні ставки мають ряд істотних недоліків, що обмежують їхнє застосування: низька окисна здатність, сезонність роботи, розміщення на великій території, некерованість, наявність застійних зон, труднощі чищення і т. д [ 9 ].

2.3 Анаеробна биологічна очистка стічних вод

В анаеробному процесі мікроорганізми не мають доступу до розчи неного кисню та до інших, превалюючих в енергетичному відношенні, акцепторів електронів, таких як нітрат-йони. За таких умов мікроорга нізми використовують карбон, який входить до складу органічних мо лекул як акцептор електронів [ 4 ].

2.3.1 Анаеробне бродіння

Для попереднього очищення концентрованих стічних вод у деяких випадках може використовуватися процес анаеробного бродіння. Застосовують переважно процес метанового шумування під дією бактерій Metanobacterium, Omelansku, Metanobacterium Sohnegentii, Methanosartina, Methanica і ін. Під дією ферменту гидрогеназы активується водень, акцептируемый диоксидом вуглецю з утворенням метану. У першій фазі шумування розщеплюються складні органічні речовини з утворенням органічних кислот, у результаті чого стічні води підкисляються до рН = 5ч6. Потім під дією метановых. бактерій кислоти руйнуються з утворенням СН4 і СО2. Одночасно може відбуватися сбраживание інших з'єднань.

Повного бродіння органічних речовин не спостерігається. У середньому ступінь розпаду органічних сполук складає 40 %, при цьому виділяється 63--65 % СН4 і 32--34 % СО2.

Процеси метанового бродіння здійснюються в метантенках у мезофильных (30 - 35 ° С) і термофільних (50 - 55 ° С) умовах. У термофільних умовах руйнування органічних сполук відбувається більш інтенсивно.

Метантенк являє собою залізобетонний резервуар з конічним днищем, герметичним перекриттям, постачений пристроєм для уловлювання і відводу газів, а також обладнаний підігрівником і мішалкою. Застосовуються метантенки діаметром до 20 м і корисним обсягом до 4000 м3. Існує три типи метантенков: із твердим куполообразным перекриттям, з перекриттям, що плаває, і відкриті метантенки.

Концентровані стічні води виробництва капролактана можуть бути очищені, без попереднього розведення в метантенках. Пропонується для відділення біомаси (септичного мулу) використовувати центрифугу [ 7 ].

2.3.2 Денітрифікація

Для видалення зі стічних вод нітратів широко використовується метод біологічної денітрифікації в анаэробных умови. У процесі аеробного біологічного очищення стічних вод азотисті з'єднання можуть бути окислені за допомогою бактерій до нітратів (нітрифікація), і потім в анаэробных умовах нітрати можуть бути відновлені до молекулярного (газоподібного) азоту (денітрифікація).

Денитрификаторами є гетеротрофні організми, що використовують органічні речовини як джерело вуглецю, потрібного для одержання енергії і клітинного матеріалу. До числа цих організмів відносяться бактерії виду Bacillus, Micrococcus і ін. Джерелами вуглецю можуть бути біологічно легкоокислюючі речовини (спирти, цукри, жирні кислоти й ін.). Застосування в промисловості одержав метиловий спирт, що додається в біологічно очищену стічну воду. В даний час за рубежем для біологічної денітрифікації використовують десятки, тисяч тонн метилового спирту в рік.

Для видалення 1 мг азоту нітратів потрібно 1,9 мг метилового спирту.

Розчинений кисень перед денітрифікацією повинний бути вилучений зі стічної води, інакше метиловий спирт буде окислятися аеробними бактеріями.

Для видаління 1 мг кисню необхідно 0,67 мг метилового спирту (без обліку приросту біомаси). Загальна потреба в метиловому спирті (без обліку БПК стічної води) може бути визначена з рівнянням (2.1):

С = 2,47 [N]o + 1,53 [N]1 + 0,67 [О]0, (2.1)

забруднення біологічний очищення вода

де С --необхідну кількість метилового спирту, мг/л;

[N]0 і [N]1 -- відповідно початкова концентрація азоту нітратів і нітритів у стічній воді, мг/л;

[О]0 -- початкова концентрація кисню в стічній воді, мг/л.

Процес денітрифікації може здійснюватися також в анаэробном біологічному ставку або в спеціальних апаратах. Ефективність видалення азото нітратів після 10-добового перебування в ставку склала 90 %. Аналогічна ефективність отримана в результаті денітрифікації стічної води в насадочных колонних апаратах при часі контакту до 15 хв.

При 33 °С в метантенке зміст нітратів у стічній через 2 години знижувалося від 120 до 8--9 мг/л.

Для стічної води, що містить 20 мг/л азоту нітратів 6 мг/л розчиненого кисню, вартість метилового спирту, що додається, складає близько 5 доларів на 1000 м3 стічної води.

Перевагою методу біологічної денітрифікації є відсутність відходів [7].

2.4 Глибоке доочищення промислових стiчних вод

Біологічне очищення стічних вод дає змогу очистити її до значення БСКпов =15 -- 20 мг О2/дм3 і приблизно до такого самого вмісту за вислих речовин. Після цього очищені води можна використовувати для технічного водопостачання. Проте такі води не дозволяється ви пускати у водойми рибогосподарського призначення. Тому потрібне глибоке очищення промислових стічних вод, яке передбачає:

- зменшення кількості завислих речовин в очищеній стічній воді;

- зменшення величини БСК, ХСК і вмісту ПАР, фосфору й азоту;

- знезараження стічних вод;

- насичення очищених стічних вод киснем під час спуску їх у водой ми рибогосподарського призначення.

Після глибокого доочищення стічні води можна використовувати повторно в технологічних процесах або скинути їх у поверхневі водойми рибогосподарського призначення за умови жорсткого дотримання еко логічної безпеки водойм.

Біологічні ставки застосовують для очищення і глибокого доочи щення промислових стічних вод за наявності вільних земельних діля нок, їх облаштовують за БСКпов стічних вод 150 -- 400 мг О2/л. Став ки -- це земляні споруди прямокутної (в плані) форми з глибиною за штучної аерації 3 м і природної - 1 м. Число ступенів очищення стічних вод за БСКпов 400 мг О2/дм3 становить 4, за БСКпов 250 мг О2/дм3 -- З, а за БСКпов 150 мг О2/дм3 -- 2. Після очищення в ставках вода має БСКпов до 15 мг О2/дм3 і після глибокого доочищення -- 5 -- 6 мг О2/дм3. Після знезараження її можна використовувати для промисло вих потреб. Для знезараження застосовують ту саму технологію, що й для підготовки питної води [ 4 ].