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! |
Мы поможем в написании ваших работ!