Файл: Очистка промышленных сточных вод..pdf

биохимическую активность микроорганизмов изучаемого биоценоза, например активного ила. Суть метода заклю­ чается в том, что ферментативная активность может быть определена при помощи 2, 3, 5-трифенилтетразолий- хлорида. При наличии в растворе живых клеток выпа­ дает красный трифенилфармазан. Количество его, т. е. интенсивность окраски, соответствует концентрации этих клеток и их дегидрогеназной активности. Следует также отметить, что чем глубже распад органических соедине­ ний, тем ниже удельная активность ила. Установлено, что при очистке некоторых сточных вод, содержащих формальдегид, ацетон и другие органические соедине­ ния, этот метод является четким индикатором работы активного ила. Повышение температуры в аэрируемом бассейне вызывает увеличение окислительной способно­ сти ила вследствие роста ферментативной активности де­ гидрогеназ. Когда запасные питательные вещества клетки израсходованы, дегидрогеназная активность кле­ ток снижается [16, 27].

Для выяснения возможности применения биологиче­ ского метода при очистке новых сточных вод активным илом предварительно ставят опыты для выяснения от­ сутствия токсического действия загрязнений на микро­ организмы. Для этого сточные воды разбавляют быто­ выми водами в различных соотношениях. Затем в тече­ ние 1 0 — 2 0 дней контролируют следующие показатели исследуемой сточной жидкости: данные микроскопиче­ ских исследований, количество бактерий в 1 мл жидко­

(если последние имеются). Если этими показателями подтверждается биохимический распад органических за­ грязнений (снижение Б П К , Х П К , образование нитритов

и нитратов и т. д.), то вопрос о возможности применения

кизучаемым сточным водам биологического метода очи­ стки можно считать решенным [77].

196

Однако отсутствие токсичности — это первое, но не единственное условие пригодности метода биохимиче­ ского окисления для очистки промышленных сточных вод. Необходимо также установить, разрушаются ли за­ грязнения под влиянием микроорганизмов и насколько глубоко происходит это разрушение, о чем уже было указано выше.

Кроме отсутствия токсичности, при использовании этого метода могут возникнуть технологические трудно­ сти, например вспенивание, загрязнение атмосферного воздуха вследствие высокой летучести некоторых состав­ ных частей сточных вод и другие, в результате чего ме­ тод очистки сточных вод активным илом может стать неэффективным в промышленных условиях.

Нет единого мнения о влиянии высоких концентраций минеральных солей на биологическую очистку. Некото­ рые исследователи указывают, что содержание солей в количестве 7— 8 г/л является предельным, выше которо­ го нарушается очистка активным илом [31]. Другие ис­ следователи при изучении влияния ионов хлора на про­ изводительность активного ила выяснили, что содержа­ ние ионов хлора в очищаемой жидкости менее 8 г/л не оказывает выраженного влияния на эффективность окис­ лительной способности активного ила. Сочетание высо­ ких концентраций активного ила с низкими нагрузками на очистные сооружения (лабораторные) в значитель­ ной мере выравнивает влияние высоких концентраций ионов хлора. Резкий сдвиг в сторону увеличения концен­ трации ионов хлора до 2 0 г/л оказывает тем большее влияние на работу активного ила, чем медленнее она по­ вышается. Длительное увеличение концентрации иона хлора подавляет дыхание бактерий, ухудшает флокуля­ цию ила, увеличивает количество грубодисперсных при­ месей в очищенной жидкости и примерно на 1 0 % снижает очистку по ВПК, на такую же величину снижается нитри­ фикация по сравнению с контрольным опытом [136].

197

Имеются также сведения о возможности биохимической очистки сточных вод при содержании в них солей' 15 а/л, хотя разложение веществ в этом случае происходит,- менее эффективно, чем при содержании 3 г/л [82].

В этом случае меняется и внешний вид зооглей. Со­ держание хлористого натрия 3 г/л вызывает появлениехлопьев активного ила, имеющих пальцеобразные выро­ сты, а содержание 15 г/л — появление плотных, гладких;

хлопьев.

По данным некоторых зарубежных исследователей,, пленка биофильтра заметно не изменяется при содержа­ нии хлористого натрия 20 г/л в сточных водах. При до­ бавлении таких количеств его окислительная способ­ ность биофильтра не снижается, не нарушается и рост,-

микроорганизмов биопленки.

Скорость адаптации биопленки зависит от концентра­ ции хлористого натрия. При содержании его 20 г/л онаі

водах больших количеств солей, например кальция, мо­ жет происходить их отложение на пленке и стенках био­ фильтра, что ухудшает очистку (уменьшает простран­ ства, заполненные воздухом) и выводит из строя часть,

биопленки.

Действие солей на микроорганизмы можно объяснить, так: соли-электролиты, участвуя в анионном и катион­ ном обмене, влияют на проницаемость поверхностного, слоя протоплазмы микробов, разрыхляя или уплотняя! его. Состав солей, их растворимость и другие свойства

также имеют значение для процесса очистки. Приведенные сведения показывают, что биохимиче­

ская очистка сточных вод возможна и при высоких концентрациях солей, при этом наиболее исследовано действие хлористого натрия, влияние других солей изуче­ но мало. Некоторые зарубежные исследователи считают, что аммиак в высоких концентрациях нарушает очист-

198

icy, когда нормальное соотношение N : БПК5 = 1 : 20 па­ дает до 1 : 3,2, а нитраты в количестве до 1120 мг/л не оказывают тормозящего действия на активный ил.

Соли тяжелых металлов также в разной степени тор­ мозят биологические процессы. В работе [60] приведе­ ны предельные концентрации некоторых токсических ве­ ществ при очистке смеси промышленных и городских сточных вод (преобладают соли тяжелых металлов):

Предельно допустимые концентрации ионов тяжелых металлов, по данным других исследователей, совпа­

Конечно, влияние ионов тяжелых металлов на мик­ роорганизмы, находящиеся в стоках, зависит также от состава стоков, например, от наличия легко окисляю­ щихся веществ, которые способствуют окислению ста­ бильных соединений.

Согласно данным, приведенным К. Курдсом [120], для нормальной очистки сточных вод активным илом допустимы такие концентрации отдельных металлов:

199

При таких концентрациях простейшие были в хоро­

шем состоянии.

X Хейкеликнан [130] изучал влияние ионов тяжелых металлов на БПК сточных вод. Концентрация ионов ме­ таллов (шести- и трехвалентного хрома, цинка, меди и никеля) 5 мг/л мало влияла на снижение БПК (с 4 до 12%). При концентрации 10 мг/л ионы металлов по-раз­ ному снижали величину БПК: цинк на 6 , шестивалент­ ный хром на 10, трехвалентный на 12, медь на 24, ни­ кель на 32%. При дальнейшем увеличении концентра­ ции ионов тяжелых металлов до 100 мг/л снижение БИ К значительно возрастает, а различие во влиянии разных металлов невелико — от 62 до 72% и только шестива­ лентный хро.м снижает БПК на 33%. Эти данные пока­ зывают относительное влияние ионов тяжелых металлов на биохимическую очистку бытовых стоков.

АЭРОБНАЯ БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Биохимическая аэробная очистка сточных вод осу­ ществляется в сооружениях различных типов: аэротен­ ках биофильтрах, прудах. Каждое из них имеет кон­ структивные особенности, особенности использования,

режима эксплуатации и т. д.

Перед подачей на аэротенки или биофильтры сточ­ ные воды отстаивают в первичных отстойниках. Эффек­ тивность удаления взвешенных веществ в первичных отстойниках обычно не превышает 50%. Эффективность отстаивания повышают предварительной аэрацией или коагуляцией сточных вод, широко применяемыми в

СССР и за рубежом.

200

Предварительная аэрация обычно осуществляется в специальных сооружениях — преаэраторах, располагае­ мых перед первичными отстойниками, в которых сточная жидкость продувается воздухом в течение 15—20 мин. Обычно процесс осуществляется с добавлением избыточ­ ного активного ила из вторичных отстойников, но может применяться предварительная аэрация и без ак­ тивного ила. Предварительная аэрация повышает эффек­ тивность работы первичных отстойников на 10—15% и подготавливает сточную жидкость к последующей очист­

ке в аэротенках.

Отстаивание и предварительная аэрация сточных вод могут производиться и в биоюоагуляторах, представля­ ющих собой вертикальные отстойники с расположенной вокруг центральной трубы камерой биокоагуляции, куда подается воздух и избыточный активный ил. Из камеры биокоагуляции аэрируемая смесь сточной воды и актив­ ного ила через переливные желоба поступает в отстой­ ную часть сооружения. Эффективность удаления взве­ шенных веществ в биокоапуляторах повышается до 65—■ 75%, БПКполн составляет 25—35%.

При очистке производственных сточных вод перед аэротенками рекомендуется предусматривать усреднительные бассейны, предохраняющие аэротенки от залповых сбросов концентрированных сточных вод и выравнивающих неравномерность подачи сточных вод на биологическую очистку. Усреднители целесообразно объединять с преаэраторами.

Аэротенки. Процесс биохимической очистки сточных вод от органических веществ в аэротенках состоит из та­ ких этапов: адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных и коллоидных частиц, окисление микроор­ ганизмами растворенных и адсорбированных илом органических соединений, нитрификация и регенерация активного ила. Избыточный активный ил удаляется из сооружения.

201

Сточная жидкость, подаваемая в аэротенк, должна содержать взвешенных веществ не более 150 мг/л [20] и нефтепродуктов не более 25 мг/л.

Различают три основных типа аэротенков в зависи­ мости от степени смешения поступающей сточной жидко­ сти с жидкостью, находящейся в очистном сооружении: 1 ) аэротенк, в котором поступающая сточная жид­ кость не смешивается с жидкостью, находящейся в аэро­ тенке (рис. 59, а и б) ; 2) аэротенк со ступенчатым впус­ ком сточных вод, при котором поступающая жидкость смешивается с частью жидкости, находящейся в аэро­ тенке (рис. 59, а); 3) аэротенки-смесители, в которых поступающая сточная жидкость смешивается со всем объемом жидкости, находящейся в аэротенке [6 6 ].

Обычные аэротенки представляют собой открытые проточные бассейны преимущественно прямоугольной формы, оборудованные устройствами для обеспечения принудительной аэрации. Такие бассейны бывают двух-, трех- и четырехкоридорного типа. Глубина аэротенков

аэротенке (рис. 59, а) наблюдается резкая неравномер­ ность потребления кислорода. В месте введения сточной жидкости в аэротенк расход кислорода в 3 раза больше, чем при выходе. Необходимость в неравномерной пода­ че воздуха связана со значительными техническими трудностями.

Изменения скорости потребления кислорода во время очистки сточной воды имеют ступенчатый характер. Первоначально, в течение определенного времени, ско­ рость почти не меняется, при этом разрушаются органи­ ческие вещества в растворе (сначала легко окисляю­ щиеся, имеющие наибольшую скорость окисления, за­ тем — остальные в последовательности, определяющейся

202