Биохимические показатели качества сточных вод



Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(Технический университет) (СПбГТИ(ТУ))

 

 

Кафедра Общей химической технологии и катализа

 

 

Н.В. Гуськова, Е.А. Власов

 

Биологическая очистка сточных вод                                                  в биофильтрах с объемной загрузкой

 

Методические указания

 

 

Санкт-Петербург

2013

УДК 614.8.084

 

Гуськова, Н.В. Биологическая очистка сточных вод в биофильтрах с объемной загрузкой:Методические указания / Н.В. Гуськова, Е.А. Власов. – СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2013. – 20с.

 

 

В методических указанияхрассмотрены вопросы проектирования и расчета сооружений биологической очистки сточных вод на примере биофильтров с объемной загрузкой.

Методические указания подготовлены на кафедре общей химической технологии и катализа и предназначены для студентов всех специальностей, дневной и вечерней форм обучения, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности». Разработаны в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО), соответствуют рабочей программе дисциплины.

 

Рецензент:    

 

Утверждены на заседании методической комиссии факультета химии веществ и материалов _ ________ 2013 г.

 

Рекомендованы к изданию РИСо СПбГТИ (ТУ)


ВВЕДЕНИЕ

История применения биологической очистки началась со строительством в XIX веке первых полейфильтрации, на которых сточная вода очищалась путем фильтрования через слой почвы в естественном состоянии. Это позволило, в частности, использовать стоки в сельском хозяйстве.

Более совершенные устройства – биофильтры, разработанные по принципу полей фильтрации, однако лишенные присущих им недостатков (например, огромные занимаемые площади, прекращение работы в зимний период и др.), появились в Англии в 1883 г., а в России спустя 15 лет.

Примерно в 1914 г. появился метод очистки сточных вод с помощью активного ила в аэротенках, который применяется и сейчас как стандартный для глубокой очистки. В нашей стране эра развития биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях была открыта в 1922 г. после докладов «Очистка сточных вод посредством активного ила» и «Обзор работы лаборатории Управления канализации Москвы за время с 1914 по 1922 г.», сделанных на XIIВсероссийском водопроводном и санитарно-техническом съезде.

Первая в России станция аэрофильтрации (Кожуховская) общей производительностью 37 000 м3/сут была введена в эксплуатацию в Москве в 1929-1933 гг. На станции была удачно и оригинально скомбинирована очистка стоков на аэротенках, биофильтрах и биологических прудах.

На сегодняшний день во всем мире биологическая очистка является основным методом удаления из городских и производственных сточных вод большей части органических и бактериальных загрязнений. На основе биологического метода разработаны сотни разнообразных устройств и сооружений, в которых этот метод используется как отдельно, так и совместно с механическими или физико-химическими способами очистки.

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, дневной и вечерней форм обучения, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности», для изучения методов и сооружений биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним производственных стоков с расходами свыше 500 м3/сут.

Методические указания ставят целью ознакомить читателей с теорией и практикой проектирования сооружений, которые составляют основу стадии полной биологической очистки на примере биофильтров с объемной загрузкой.

 


Основы биологической очистки сточных вод

 Метод биологической очистки получил широкое распространение для очистки бытовых и производственных сточных вод. Этот метод основан на способности микроорганизмов употреблять растворенные органические вещества сточных вод для своего питания в процессе жизнедеятельности.

Использование биологического метода обусловлено его достоинствами:

- возможностью удалять из сточных вод разнообразные органические соединения, в том числе токсичные;

- простотой аппаратурного оформления;

- относительно невысокими эксплуатационными расходами.

К недостаткам метода следует отнести большие капитальные затраты, необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки, токсическое действие на микроорганизмы ряда органических и неорганических соединений, необходимость разбавления сточных вод в случае высокой концентрации загрязнений и необходимость обезвреживания активного ила и биопленки.

Сооружения биологической очистки можно условно разделить на два вида:

- с очисткой в условиях, близких к естественным (поля фильтрации и орошения, биологические пруды);

- с очисткой в искусственно созданных условиях (биофильтры, аэротенки).

На полях фильтрации «работает» почвенный биоценоз. На полях орошения, кроме почвенного биоценоза, загрязнения используются еще и растениями. В биологических прудах, кроме микроорганизмов, загрязнения поглощаются по трофическим цепям всякими водными организмами растительного и животного происхождения.

Биофильтр – резервуар с фильтрующим материалом, поверхность которого покрыта биологической пленкой (колония микроорганизмов, способных сорбировать и окислять органические вещества из сточных вод). Биопленка на загрузочном материале биофильтра состоит, главным образом, из бактерий, грибов, дрожжей, личинок насекомых, червей, клещей и других микроорганизмов, питающихся содержащимися в сточных водах органическими веществами.В 1 м3 биопленки содержится 1·1012 бактерий

Аэротенк – резервуар, в котором очищаемые стоки смешиваются с активным илом (биоценоз микроорганизмов, также способных поглощать органику из стоков).

Активный ил является амфотерной коллоидной системой и представляет собой сложный комплекс микроорганизмов разных систематических групп (например, бактерий, простейших, грибов, личинок насекомых и др.), между которыми складываются определенные взаимоотношения: симбиотические (обоюдополезные) или антагонистические (враждебные). Самая многочисленная группа микроорганизмов в активном иле – бактерии, которыми осуществляется основное разрушение органических загрязнений в стоках. В 1 м3 ила содержится 2·1014 бактерий.

 

Биохимические показатели качества сточных вод

Сточные воды, направляемые на биохимическую очистку, характеризуются величиной биологического потребления кислорода (БПК) и химического потребления кислорода (ХПК).

ХПК — это количество кислорода в миллиграммах или граммах на 1 л воды, необходимое для окисления углеродосодержащих веществ к СO2, Н2O и NO3, серосодержащих — к сульфатам и фосфоросодержащих — к фосфатам. ХПК определяют окислением примесей воды с помощью дихромата калия (К2Сr2O7) или перманганата натрия (NaMnO4). Величина ХПК дает возможность оценить содержание окислительных веществ, но не дает информации об их составе. Поэтому ХПК принадлежит к обобщенным показателям.

БПК — это количество кислорода, который тратится за определенный промежуток времени на аэробное биохимическое окисление (разложение) под действием микроорганизмов неустойчивых органических соединений, которые содержатся в воде. БПК определяют для разных промежутков времени: 5 суток (БПК5), 20 суток (БПК20), независимо от времени для полного окисления органики (БПКполн).Размерность БПК – , БПК воды имеет размерность .

Если БПК = 0, то вещество относится к категории биологически неокисляемых.

Основные показатели биохимического окисления некоторых веществ

 приведены в таблице 1.

По содержанию загрязнений воды и известным значениям их БПК определяют суммарную БПК воды по формуле:

(1)

Таблица 1– Основные показатели биохимического окисления вещества

Субстраты ХПК, БПК, , %
Метанол 1,56 1,02 68
Пропанол 2,30 1,68 70
Гидрохинон 1,86 0,15 8,0
Глицерин 1,20 1,01 84
Фенол 2,48 1,18 46
Толуол 1,87 1,11 59
Ацетон 2,17 1,62 77
Нефтепродукты (керосин) 4,00 2,10 52

 

Где  – БПК воды, г/м3; ci – содержание примесей в воде, г/м3; БПКi–биологическое потребление кислорода для вещества, входящего в состав воды, г О2/г.

Возможность биохимического окисления (биоразлагаемость сточных вод) характеризуется через биохимический показатель, т.е. отношением БПКПОЛН/ХПК. Его значение колеблется в широких пределах для различных групп сточных вод: промышленные сточные воды имеют низкий биохимический показатель (5÷30 %), бытовые сточные воды – свыше 50%. При отношении(БПКПОЛН/ХПК)·100%=50% вещества поддаются биохимическому окислению. Биохимический показатель необходим для расчета и эксплуатации промышленных сооружений для очистки сточных вод.

 


Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1372; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!