Использование осадка сточных вод - (реферат)

Биохимическая очистка полная, если биохимические процессы в сооружении доходят до начала реакции нитрификации. Условно степень очистки определяют также по остаточному БПК очищенной сточной воды. При полной очистке БПК< 20 мг/л. Схема работы аэротенка.

Сточная жидкость смешивается с активным илом. Эта смесь аэрируется воздухом на всем протяжении аэротенка. Это необходимо не только для жизнедеятельности микроорганизмов, но и для поддержания во звенном состоянии ила. Во втором отстойнике происходит отделение ила от сточной воды. Ил снова поступает в аэротенк, первая секция которого является регенератором, т. е. сточная вода не подается. Активный ил обладает огромной адсорбционной способностью. Но эта способность со временем уменьшается. Процесс восстановления ее происходит за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Этот процесс называется регенерацией. Однако, в процессе окисления загрязнений происходит увеличение биомассы, поэтому избыточную часть ила удаляют из вторичного отстойника путем откачивания.

В жидкости, очищаемой в аэротенках, происходят следующие изменения: снижение концентраций загрязнений вследствие разбавления жидкостью, транспортирующий активный ил;

адсорбция загрязнений на активном иле, протекающая первые 15-30 минут; постепенное уменьшение органических веществ, растворенных в воде надсорбированных на активном иле;

    постепенное уменьшение азота аммонийных солей и нитратов.

При нарушении технологического режима происходит миграция ила из толщи жидкости в ее поверхностные слои. Иловая жидкость становится мутной. Основными минерализаторами органических веществ являются бактерии, которые, питаясь иловыми частицами переводят ряд сложных веществ в более простые. Инфузории и другие простейшие выполняют роль регуляторов развития бактерий, тем самым создают благоприятные условия для процесса минерализации, а также способствуют флокуляции мелкодисперсной взвеси за счет выделения в среду слизи. Простейшие благоприятствуют накоплению в среде азота, повышая ценные качества активного ила как удобрения. Кроме того, простейшие выполняют роль индикаторов, характеризующих работу очистных сооружений. Так при сильном загрязнении воды органическими примесями в иле развиваются мелкие амебы. Инфузории при неблагоприятных условиях притерпевают изменения по своей форме. При хорошей работе аэротенка в активном иле встречается большое количество видов простейших. Особенно характерны Aspidisca, Stylonichia, Vorticella convollaria, Opercularia. Если наблюдается дефицит питательных веществ происходит уменьшение размеров инфузорий.

    3. 2 Технология переработки осадка сточных вод

Подлежащие спуску в канализацию сточные воды: коммунальные и производственные поступают через приемники в трубы внутренней канализационной сети, затем в стояк, из которого уже выводятся в наружную канализационную сеть. Наружная канализационная сеть представляет собой разветвленную сеть труб и каналов. Сточные воды, протекая по этим трубам самотеком и переходя постепенно из мелких труб в более крупные комплекторы, направляются на очистные сооружения. В большинстве случаев еще приходится строить станцию перекачки. Для выделения крупных загрязнений применяются решетки, представляющие собой вертикально или наклонно поставленные на пути движения сточных вод прутья с прозорами различной величины. Для выделения мелкой взвеси применяются отстойники. По характеру своей работы отстойники бывают периодического и непрерывного действия. Отстойники непрерывного действия основаны на том, что чем медленнее движется в них жидкость, тем более мелкие частицы выпадают в осадок. Сточная вода поступает в отстойники непрерывно. Отстойники бывают горизонтальными и вертикальными. Горизонтальные отстойники округлой формы, в которых жидкость поступает не в центр, а собирается по периферии и называются радиальными.

Отстойники, специально предназначенные для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей называются песколовками. После первых отстойников сточные воды поступают в аэротенки. В аэротенках идет биологическая очистка. Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, способствующих минерализации органических веществ.

Аэротенк –наиболее совершенная для биологической очистки сооружение. В нем искусственно создаются необходимые для окисления органического вещества условия путем введения требуемого количества микроорганизмов и кислорода. Аэробные микроорганизмы вводятся в виде активного ила. Они служат той твердой фазой, на которой происходит в аэротенке адсорбция органических веществ. Необходимый для окисления органических веществ кислород поступает с воздухом, вдуваемым в аэротенк воздуходувками. В аэротенках происходят биологические процессы и химическое окисление органических веществ.

После аэротенков сточная вода поступает во вторичные отстойники. Содержание в очищенной воде небольших количеств нитратов (0, 5-1, 0 мг/л) указывает на окончание процесса окисления органических загрязнений. На качество очистки сточной воды в аэротенках влияют три важных фактора: период аэрации, концентрация активного ила, степень его регенерации и расход воздуха. В связи с тем, что приток сточных вод изменяется в больших пределах, меняется период их аэрации. Чем выше БПК сточных вод, поступающих в аэротенки, тем больше должен быть период аэрации.

После биологической очистки вода поступает во вторые отстойники, где в основном происходит осаждение ила, который вынесен из аэротенка. Затем этот ил, который уже в значительной степени утратил свою адсорбционную активность, возвращается в регенератор для регенерации. Вторичные отстойники устроены по тем же принципам, как и первичные. Поступающая сточная вода содержит 40-50% ила. Количество активного ила, составляющего его прирост, должно отбавляться и направляться на подсушку или на сбраживание. Сточная вода после вторых отстойников поступает в контактные резервуары, куда подается хлорная вода. Правилами спуска сточных вод в водоемы, установленными Государственной санитарной инспекцией, предусматривается дезинфекция спускаемых сточных вод. В качестве дезинфектанта в настоящее время в канализационной практике применяется хлор. Хлорная вода поступает в смеситель, где и смешивается со сточной водой. Быстрее всего входит в соединение с хлором газы и растворимые вещества в сточной воде. Все процессы происходят одновременно, но с различными скоростями.

Сероводород, находящийся в сточной воде и придающий ей гнилостный запах уничтожается мгновенно. Хлор, действуя на сточные воды, не оказывает влияния на бактерии, поэтому хлорирование проводят осветленных вод. Количество хлора, необходимое на дезинфекцию сточных вод, составляет 5-10 мг/м3. Время контакта – 30 минут. Серьезной проблемой в деле очистки сточных вод является ликвидация загрязнений и осадков, задерживаемых на решетках и отстойниках. При длительном хранении осадка в отстойниках, когда промежуток между очистками полгода, было замечено, что осадок подвергается гнилостному брожению и количество осадка уменьшается. Происходит это в следствии действия анаэробных микробов. При длительном гнилостном процессе, все органическое вещество может быть переведено в растворимое состояние. Для ускоренного процесса брожения применяются специальные сооружения– метантеки с температурой 27-28°С и использованием газа метана. Осадок сточных вод содержит азот, фосфор, калий и другие вещества, которые делают его ценным как удобрение. Но для использования осадка в качестве удобрения необходимо уменьшить его влажность. Наиболее простой способ обезвоживания–подсушивание его на иловых площадках, где влажность уменьшается с 90-95% до 55-60%. При этом осадок уменьшается в объеме и теряет свою текучесть. Ежегодно на иловые площадки очистных сооружений г. Курска выбрасывается 15 тыс. тонн ОСВ.

3. 3 Состав сточных вод и условия приема их в городскую канализацию

Сточной водой называется вода, использованная на бытовые или производственные нужды и получившая при этом загрязнения, которые изменяют ее первоначальный химический состав и физические свойства. К сточным водам относят также загрязненные воды атмосферных осадков, воду от полива улиц, мытья машин, транспорта. Выделяют три категории сточных вод: хозяйственно-бытовые, промышленные стоки и ливневые.

В высокоразвитых в индустриальном отношении городах количество производственных сточных вод значительно больше, чем бытовых. Однако, не вся вода производственных предприятий попадает в системы городских канализаций. Состав бытовых сточных вод достаточно однотипен и устойчив, в следствие относительного однообразия хозяйственной деятельности человека. Состав производственных сточных вод весьма разнообразен и зависит не только от вида производства, но и от принятого технологического процесса. Что касается атмосферных осадков, то для них характерны эпизодичность образования и резкая неравномерность по расходу и качеству воды. В систему дождевой канализации попадает большое количество воды от моечных машин и автотранспорта. Эти воды сильно загрязнены, они содержат примеси горючих и смазочных веществ, которые с большим трудом поддаются биохимическому окислению. Спуск таких вод без предварительной их очистки резко ухудшает состояние водоема. Смесь бытовых, промышленных и ливневых вод при общей системе канализации называется городскими сточными водами.

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы, загрязненные веществами, которые могут находится в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии. Коллоидные и нерастворенные вещества образуют грубо и тонкодисперсные системы: суспензии, эмульсии, пену. В сточных водах всегда присутствуют как органические, так и неорганические компоненты загрязнений. Органические вещества в бытовых стоках находятся в виде белков, углеводов, жиров и продуктов физиологической переработки. Кроме того, бытовые стоки содержат крупные примеси–тряпье, бумагу, отбросы растительного происхождения. Из неорганических компонентов в этой категории стоков всегда присутствуют в виде ионов калий, натрий, кальций, магний, хлор. Бытовые стоки обязательно имеют в своем составе биологические загрязнения, которые представлены бактериями, в связи с чем, эти стоки представляют существенную эпидемиологическую опасность для человека. Состав промышленных сточных вод разнообразен: нефтепродукты, кислоты, соединения железа, хрома, меди, цинка, а также жиры, красители. Тяжелые металлы попадают от промышленных предприятий.

ПДК различных веществ изложены в “Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”.

    Существуют критерии при установлении ПДК:

отсутствие вредных веществ для ила и на процесс биологической очистки; остаточное содержание вредных компонентов в биологически очищенной воде. Концентрация не должна превышать ПДК с учетом конкретных условий.

    3. 4 Обезвреживание сточных вод и методы дезинфекции

Бактериальное заражение источников водоснабжения нередко было началом многих разных эпидемий, охватывающих целые области. Эпидемии являлись прямым результатом отсутствия дезинфекции воды. Одним из наиболее действенных и доступных средств борьбы, как против бактериальных, так и против ряда химических мер загрязнения воды, является обработка ее хлором. Хлор как сильный окислитель разрушает органические соединения, находящиеся в воде, убивает бактерии, способствует гидролизу и изменяет строение молекул, тем самым переводя многие из них в неядовитые соединения. Хлор– газ желто-зеленого цвета, тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде. Хлор –активный элемент, соединяется с металлами и почти со всеми катионами. Быстрее всего входят в соединение с хлором газы, затем жидкость, растворенные в ней вещества, а потом уже нерастворенные вещества.

Все процессы проходят одновременно, но различны скорости течения реакций. Особенно быстро входят в соединение с хлором газы, имеющие в своем составе водород. Хлор, действуя на сточные воды, содержащие нерастворенные загрязнения, не оказывает влияние на бактерии, содержащиеся внутри этих загрязнений, поэтому хлорирование проводят осветленных вод. Это требует меньшего количества хлора и дает лучшие результаты. Для сточной воды после биологической очистки необходимо 5-10 г/м3хлора. Хлорируема вода перед выпуском в водоем должна содержать остаточное количество хлора– 0, 5-1, 0 г/м3.

Для того, чтобы хлор действовал на бактерии, находящиеся в сточных водах, необходимо хорошее перемешивание его со сточной водой и достаточное время от 15 до 30 минут.

Контакт сточной воды с хлором осуществляется в специальных резервуарах. Хлор находится в баллонах под давлением 5, 6 атмосфер при температуре 0°С. Из баллонов хлор поступает в хлораторы, а затем в воду в виде хлорной воды.

    Глава 4. Результаты исследований.
    4. 1 Агрохимическая характеристика темно-серой лесной почвы

Жидкая фаза почвы является непосредственным источником воды и питательных веществ, которые растения извлекают из почвы–этим определяется важнейшая роль жидкой фазы в питании растений (Возбуцкая А. Е. , 1968).

Данные водных вытяжек дают хороший сравнительный материал по содержанию и составу водорастворимых веществ в почве и поэтому этот метод находит применение для генетической характеристики многих почв. Методом водных вытяжек пользуются также при исследовании динамики почвенных процессов, изучении режима питательных веществ почвы, выявления присутствия в ней вредных для растений солей и для решения многих других практических задач (Аринушкина Е. В. , 1961). Состав и концентрация почвенного раствора зависит от целого ряда процессов: биологических, физико-химических, химических и физических, которые протекают в почве по разному, в зависимости от температуры, влажности и аэрации. Между жидкой и твердой фазами почвы постоянно существует динамическая адсорбционное равновесие. Все это делает состав и концентрацию почвенного раствора весьма подвижными и приводит к необходимости изучения их в динамике. Метод водной вытяжки является условным и дает лишь качественное представление о составе почвенного раствора и его концентрации.

В водной вытяжке определяли катионы (Ca2+, Mg2+, K+, Na+) и анионы (HCO3-, Cl-, SO42-). В настоящем разделе приводим содержание катионов и анионов в водной вытяжке темно-серой лесной почвы (табл. 2)

    Таблица 2

2. Содержание катионов и анионов в водной вытяжке темно-серой лесной почвы (мг-экв/100г сухой почвы), 1996 г.

    Анионы
    Катионы
    HCO3
    Cl
    SO42
    Ca2+
    Mg2+
    K+ + Na+
    3, 30
    9, 72
    12, 40
    8, 10
    2, 04
    17, 30

Также были определены ионы тяжелых металлов в почве, данные которых представлены в табл. 3

    Таблица 3

3. Содержание ионов тяжелых металлов в темно-серой лесной почве (мг на 1 кг почвы), 1996 г.

    Ионы химических элементов
    Фактическое содержание
    ПДК
    Zn2+
    Cu2+
    Ni2+
    Co2+
    Cr3+
    Pb2+
    49, 1
    21, 3
    18, 7
    7, 1
    53, 0
    19, 4
    70
    22
    23
    9
    60
    22

Как видно из таблицы 3, содержание ионов тяжелых металлов в почве в пределах нормы.

После окончания проведения полевых опытов был сделан химический анализ на содержание катионов и анионов в водной вытяжке темно-серой лесной почвы (табл. 4)

    Таблица 4

4. Содержание катионов и анионов в водной вытяжке темно-серой лесной почвы (мг-экв/100 г сухой почвы), 1998 г.

    Анионы
    Катионы
    HCO3
    Cl
    SO42
    Ca2+
    Mg2+
    K+ + Na+
    4, 07
    10, 42
    14, 46
    14, 09
    2, 09
    17, 32

Агрохимическая характеристика почвы представлена в табл. 4. 1. 4

Количество НСО3-в почвенном растворе сильно варьирует в зависимости от интенсивности процессов окисления органического вещества и образования углекислоты (жизнедеятельность микроорганизмов, дыхание корневой системы растений). Об этом свидетельствуют и наши данные. В начальный период роста растений, когда в почвенной среде не активизировались биологические процессы и корневая система была маломощной, содержание НСО3-в почве было невысоким. Однако в последующем, к концу вегетации, когда развилась мощная корневая система и активизировались обменные процессы, количество НСО3-возросло. Но, в целом внесение ОСВ не оказывает довольно сильного влияния на концентрацию аниона НСО3- в почвенной среде.

Как показывают результаты исследований, заметно увеличилась концентрация анионов Cl- и SO42-на 0, 70 и 2, 06 мг на 100 г абсолютно-сухой почвы и в незначительной степени увеличилась концентрация катионов Mg2+, K+ + Na+ в почвенном растворе. Особенно заметно возрастало содержание катиона Ca2+с 8, 10 до 14, 09 мг на 100 г абсолютно-сухой почвы. При внесении ОСВ общее содержание катионов и анионов в водных вытяжках из почв возрастает, среди них ведущее место занимает ион кальция. Увеличение количества Ca2+в почвенном растворе изменяются в связи с изменением анионов: чем больше в почве образуется Н2СО3 и НNO3, тем больше количество Ca2+ вытесняется водородом из поглощенного состояния в раствор. Таким образом, на основании проведенных исследований можно считать, что осадки сточных вод при их использовании в качестве удобрения увеличивают содержание сухого остатка в водных вытяжках из почв, изменяют соотношение анионно-катионного состава, но не оказывают при этом существенного влияния на степень засоленности почв.

ОСВ положительно влияет на агрохимические свойства темно-серой лесной почвы: улучшает плодородие, способствует смещению реакции среды к слабощелочной, а также обеспечивает необходимым набором макро- и микроэлементов. За периоды возделывания клевера красного, озимой пшеницы и кукурузы определяли влажность почвы. Результаты данных исследований приведены в приложениях 3-5.

    4. 2 Химический состав ОСВ очистных сооружений г. Курска.

Осадок сточных вод г. Курска имеет вид рассыпчатой рыхлой земли 50-55 % влажности, технологичен к погрузке, транспортировке и внесению. Результаты анализов валового химического состава ОСВ, полученные в химической лаборатории Государственной станции агрохимической службы “Курская” и химической лаборатории кафедры неорганической и аналитической химии Курской ГСХА, представлены в табл. 6

    Таблица 6
    6. Валовой химический состав ОСВ (г. Курска), 1996 г.
    Показатели химического состава
    ОСВ
    ПДК
    SiO2
    Al2O3
    CaO
    MgO
    Zn2+
    Cu2+
    Ni2+
    Co2+
    Cr3+
    Pb2+
    8, 82
    3, 73
    4, 66
    0, 65
    265, 0
    220, 0
    85, 0
    1, 6
    11, 2
    9, 25
    2500
    1000
    300
    240
    750
    750

Химический состав ОСВ, в зависимости от поступающих промышленных и коммунальных стоков на очистные сооружения, а также методов определения колеблется в достаточно широком диапазоне. ОСВ характеризуется широким набором макро- и микроэлементов, включая и тяжелые металлы.

Из таблицы 6 следует, что наличие ионов тяжелых металлов в осадке сточных вод ниже уровня ПДК.

Следует отметить, что в ОСВ содержится 1, 0-1, 34% общего азота, 0, 21-0, 23% общего фосфора, 0, 32-0, 36% общего калия при рН– 4, 8-5, 0.

4. 3 Влияние ОСВ на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур.

    4. 3. 1 Рост и развитие клевера красного

Влияние ОСВ на клевер красный изучалось в мелкоделяночном опыте в прямом действии, с учетом высоты растений и урожайности. Результаты роста и развития клевера красного приведены в табл. 7

    Таблица 7

7. Влияние ОСВ на рост растений клевера красного (полевой опыт 1996 г. – прямое действие). Варианты опыта

    Высота, см
    Отклонение, см
    Контроль (без удобрений, без ОСВ)
    20 т/га ОСВ
    20 т/га ОСВ + N30P30K30
    20 т/га ОСВ + N60P60K60
    20 т/га ОСВ + 5 т/га извести
    N60P60K60
    13, 0
    25, 5
    27, 0
    29, 0
    29, 5
    18, 5
    –
    12, 5
    14, 0
    16, 0
    16, 5
    5, 5

Как видно из таблицы 7, в год внесения ОСВ рост и развитие клевера красного имеет довольно интересную особенность. Например, во всех вариантах опыта высота растений клевера красного, за исключением последнего, превышала в 1, 9-2, 3 раза значение на контроле.

К моменту уборки отклонения по высоте растений довольно значительны. Так, например, в вариантах опыта с 20 т/га ОСВ + N60P60K60и 20 т/га ОСВ + 5 т/га извести высота растений клевера красного имеет максимальные значения и достигает 29, 0 и 29, 5 см соответственно.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5