Оценка качества очистки сточных вод

Прозрачность: воды зависит от наличия или отсутствия в ней  взвешенных частиц различных веществ. Вода хорошего качества должна иметь прозрачность не менее 25 см, через который свободно читается шрифт Снеллена. Большая мутность воды (как от повышенной концентрации взвешенных минеральных и органических веществ, так и от растворенных в воде солей) нередко требует специальных методов обработки, улучшающих её качество.

Cточные воды и санитарные условия спуска сточных

Сточными называются воды, которые были использованы для тех или иных нужд и получили при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие их первоначальный химический состав и физические свойства.

В зависимости от происхождения, вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные); производственные (промышленные); атмосферные или дождевые.

Состав и свойства воды, водных объектов должны контролироваться в створе, расположенном на водотоках на 1 км выше ближайших по течению пунктов водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, населенные пункты и тому подобное), а на непроточных водоемах и водохранилищах – на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.

Запрещается сброс в водные объекты, на поверхность ледяного покрова водосбора пульпы, концентрированные кубовые остатки образующееся в результате обезвреживания сточных вод, в том числе содержащие радионуклиды, другие технологические и бытовые отходы.

Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенных пунктов запрещается.

Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах.

Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами государственного санитарного надзора. В этом случае нормативные требования, установленные к составу и свойствам воды водных объектов, должны быть отнесены к самим сточным водам.

Условия отведения сточных вод в водные объекты определяются с учетом: а) степени возможного смещения и разбавления сточных вод водой водного объекта на участке от места выпуска сточных вод до расчетных (контрольных) створов ближайших пунктов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования населения; б) фонового качества воды водного объекта выше места рассматриваемого выпуска сточных вод по анализам не более двухлетней давности; при наличии других – существующих и (или) проектируемых – выпусков сточных вод между рассматриваемым и ближайшим пунктом водопользования в качестве фонового применяется уровень загрязнения воды водного объекта с учетом вклада указанных выпусков сточных вод; в) нормативов качества воды водных объектов (ПДК).

 Виды  очистки сточных вод

Строительство очистных сооружений предусматривается в полном объеме с полной механической и биологической очисткой сточных вод.

На сооружениях механической очистки происходит осветление сточной жидкости за счет удаления из нее крупных взвесей, песка, жира и других нерастворимых веществ, путем пропуска через решетки и отстаивания при малых скоростях притока.

В состав сооружений механической очистки входят: решетки,  песколовки с круговым движением сточных вод и первичные отстойники.

Состав сооружений биологической очистки:

-         Аэротенки предназначенные для биологического окисления органических веществ с помощью активного ила и продуваемого через сточную жидкость воздуха;

-         вторичные отстойники, которые служат для задержания ила после аэротенков. 

В биологической очистке выделяют следующие стадии.

На первой стадии, сразу же после смешения сточных вод с активным илом, на его поверхности происходят адсорбция загрязняющих веществ и их коагуляция (укрупнение частиц несущих органические вещества), причем адсорбция обеспечивается как хемосорбцией, так и биосорбцией с помощью полисахаридного геля активного ила и благодаря огромной поверхности ила, один грамм которого занимает 100 м2. Таким образом, на первой стадии очистки, загрязняющие вещества в сточных водах удаляются благодаря механическому изъятию их активным илом из воды и началу процесса биоокисления наиболее легкоразлагающейся органики. На первой стадии за 0,5-2,0 часа содержание органических загрязняющих веществ, характеризуемых показателем БПК5, снижается на 50-60%

На второй стадии продолжается биосорбция загрязняющих веществ и идет их активное окисление экзоферментами (ферментами, выделяемыми активным илом в окружающую среду). Благодаря снизившейся концентрации загрязняющих веществ, начинает восстанавливаться активность ила. Продолжительность этой стадии составляет от 2,0 до 4,0 часов.

На третьей стадии очистки происходит окисление загрязняющих веществ эндоферментами (внутри клетки), доокисление сложноокисляемых соединений, превращение азота аммонийных солей в нитриты и нитраты, регенерация активного ила. Именно на этой стадии (стадии внутриклеточного питания активного ила) происходит образование полисахаридного геля, выделяемого бактериальными клетками. Продолжительность третьей стадии от 4-6 часов при очистке бытовых сточных вод и может удлиняться до 15 часов для сточных вод сложного промышленного состава.

§ 2   Исследовательская часть

Исследования проводили в лаборатории МУП «Водоканал» г. Тотьма.

Материалом для исследований служили пробы сточных вод, сбрасываемых в систему канализации г. Тотьма, и очищенных сточных вод до и после сброса в р. Сухона. Отбор проб проводили в соответствии с требованиями ГОСТ РФ 5.592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб».

Результаты анализа сравнивали с перечнем ПДК вредных веществ в водных объектах согласно СанПиН 2.1.5.980-00. «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» и нормативами ПДС загрязняющих веществ в р. Сухона.

Для определения качества речой воды и степени очистки сточных вод путем определения контролируемых показателей были выбраны из числа органолептических – прозрачность, запах, цветность; из гидрохимических - взвешенные вещества, водородный показатель (рН), азот аммония, нитраты, нитриты, фосфаты, сульфаты, хлориды,   биохимическое потребление кислорода (БПКполн), содержание растворенного кислорода, перманганатная окисляемость, тяжелые металлы.

Цветность определяли в пробе воды после ее центрифугирования фотометрически по 100-градусной хромово-кобальтовой шкале цветности и выражали в градусах цветности. Степень прозрачности определяли по высоте столба жидкости в см, через который отчетливо виден специальный шрифт.

Запах определяли качественно и описывали как фекальный, гнилостный, керосиновый, фенольный и т.д. Интенсивность запаха оценивали в баллах по 5-бальной шкале.

Содержание взвешенных веществ определяли гравиметрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.110–97), который основан на выделении их из пробы фильтрованием воды через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм или бумажный фильтр «синяя лента» и взвешивании осадка на фильтре после высушивания его до постоянной массы.

Концентрацию водородных ионов (pH) устанавливали потенциометрическим методом с помощью pH-метра. Метод основан на измерении разности потенциалов, возникающих на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором, с одной стороны, и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором – с другой. Внутренний стандартный раствор стеклянного электрода имеет постоянную концентрацию ионов водорода, поэтому потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется. Измеряемая разность потенциалов определяется потенциалом, возникающим на границе внешней поверхности электрода и исследуемого раствора.

Концентрацию ионов аммония определяли методом фотометрии по реакции с реактивом Несслера (ПНД Ф 14.1.1– 95). Принцип метода основан на том, что аммоний с реактивом Несслера образует йодид меркураммония, который окрашивает раствор в желто-коричневый цвет. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию аммония в воде.

Массовую концентрацию нитрат-ионов определяли фотометрическим методом с салициловой кислотой (ПНД Ф 14.1:2.4– 95). Фотометрический метод основан на взаимодействии нитрат-ионов с салициловой кислотой с образованием комплексного соединения желтого цвета.

Содержание нитритов определяли фотометрическим методом с реактивом Грисса (ПНД Ф 14.1:23–95). Определение основано на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту и на образовании красно-фиолетового красителя диазосоеденения с α – нафталамином. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации нитритов. Протекание реакции в значительной степени зависит от pH-среды.

Измерение массовой концентрации сульфат-ионов проводили турбидиметрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.159–2000). Метод измерения массовой концентрации сульфат-ионов основан на образовании стабилизированной суспензии сульфата бария в солянокислой среде с последующим измерением светорассеяния в направлении падающего луча ( в единицах оптической плотности).

Измерение содержания хлоридов проводили аргентометрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.96–97). Титриметрический метод определения массовой концентрации хлоридов основан на образовании трудноратворимого осадка хлорида серебра при прибавлении раствора нитрата серебра к анализируемой воде. После полного осаждения хлоридов избыток ионов серебра реагирует с индикатором – хроматом калия – с образованием красновато – оранжевого осадка хромата серебра. Титрование проводят в нейтральной или слабощелочной среде (pH=7-10), поскольку в кислой среде не образуется хромат серебра, а в сильнощелочной возможно образование оксида серебра Ag2О.

Измерение массовой концентрации фосфат-ионов проводили фотометрическим методом восстановлением аскорбиновой кислотой ( ПНД Ф 14.1:2.112– 97). Метод определения основан на взаимодействий фосфат-ионов в кислой среде с молибдатом аммония и образованием фосфорно-молибденовой гетерополикислоты, которая восстанавливается аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмяно-виннокислого калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в голубой цвет.

Метод перманганатной окисляемости основан на окислении органических загрязнений (с помощью кислорода, который эквивалентен загрязнению) перманганатом калия   в мягких условиях при кипячении, которое проводят только в очищенное воде.

Измерение массовой концентрации общего железа проводили фотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой (ПНД Ф 14.1:2.50 -96). Фотометрический метод определения массовой концентрации общего железа основан на образовании сульфосалициловой кистой и ее натриевой солью с солями железа окрашенных комплексных соединений, причем, в слабокислой среде сульфосалициловая кислота реагирует только с солями железа (3+) (красное окрашивание), а в слабощелочной среде – солями железа (2+) и (3+) (желтое окрашивание).

Выполнение измерений биохимического потребления кислорода (ПНД Ф 14.1:2:3:4.123– 97) основано на способности микроорганизмов потреблять кислород при биохимическом окислении органических веществ и неорганических веществ в воде. Биохимическое потребление кислорода определяют количеством кислорода в мг/дм³, которое требуется для окисления находящихся в воде углеродосодержащих органических веществ в аэробных условиях в результате биохимических процессов.

Содержание растворенного кислорода устанавливали йодометрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.101– 97), в основе которого лежит реакция кислорода с гидроксидом марганца (II) в щелочной среде. Последний количественно связывает кислород, переходя при этом в соединения марганца (IV). При подкислении пробы в присутствии избытка иодида калия образуется йод, количество которого эквивалентно содержанию растворенного кислорода и определяется титрованием раствором тиосульфата натрия .

Концентрацию тяжелых металлов устанавливали методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Способ основан на полном разложении органических веществ путем сжигания пробы сырья или продукта в электропечи при контролируемом температурном режиме и атомизации распыленного раствора (ГОСТ 26929-94) [4, 26].

Характеристика технологических процессов очистки сточных вод

    Приемником очищенных сточных вод является река Сухона. Выпуск сточных вод расположен на правом берегу реки.

    Тотьма канализована частично. Протяженность главных канализационных коллекторов – 18,3 км, уличной канализационной сети – 35,7 км, внутриквартальной канализационной сети – 24,1 км. На сети расположено 8 канализационных насосных станций, которые перекачивают сточные воды на главную канализационную насосную станцию (ГКНС), откуда они поступают в приемную камеру очистных сооружений канализации (ОСК) г. Тотьма.

    Сточные воды из выгребов на очистные сооружения канализации вывозятся ассенизационными машинами. Вывозом сточных вод занимается МУП «Водоканал» г. Тотьма.

    Площадка очистных сооружений канализации расположена в черте города  и имеет полный цикл механической и биологической очистки сточных вод.  Проектная мощность ОСК – 20 тыс. м3/сут., фактическая - 12 тыс. м3/сут.

Сточные воды через главную канализационную насосную станцию перекачиваются в приемную камеру очистных сооружений по коллектору диаметром 1000 мм. Камера оборудована аварийным переливным трубопроводом. Из камеры сточные воды поступают по лоткам в здание решеток, где происходит удаление крупных примесей решеткой РМУ-2 и агрегатом механической очистки сточных вод ХЖ 2.966.021 ПС (г. Владимир). Из здания решеток сточные воды, проходя лоток Вентури, поступают на горизонтальные песколовки с круговым движением воды.

    Песколовки предназначены для выделения тяжелых минеральных примесей из сточной воды. Осадок из песколовок удаляется гидроэлеваторами и направляется в песковые бункеры (2 бункера), размещенные в пристрое сливной станции, откуда по мере наполнения вывозится грузовой машиной за пределы станции. Из песколовок сточные воды по лоткам поступают в распределительные камеры, и подаются на первичные отстойники.

    Первичные отстойники входят в состав технологических сооружений блока емкостей, состоящего из нескольких секций шириной 15 м каждая и объединяющего в себе илоперегниватели, аэротенки, аэробные минерализаторы, вторичные отстойники и контактные резервуары. Первичные отстойники служат для дальнейшего удаления неосевших в песколовках минеральных и органических веществ, способных к осаждению путем длительного отстаивания. Отстойники радиального типа, квадратные в плане (10х10 м), четырехконусные, без скребковых механизмов. Сточная вода подается в центральную часть отстойника и собирается периферийным лотком. Выпадающий в отстойнике сырой осадок удаляется из конусов эрлифтами и направляется в илоперегниватель, где происходит анаэробное сбраживание осадка. Из первичных отстойников сточная вода отводится в аэротенки.

    Аэротенки предназначены для биологического окисления органических веществ с помощью активного ила и воздуха. Аэротенки – двухкоридорные с регенерацией 50 % активного ила. Подача стоков осуществляется рассредоточено через впускные окна распределительного лотка. Циркуляционный активный ил подается в аэротенк сосредоточенно. Распределение воздуха в аэротенках осуществляется дырчатыми полимерными аэраторами (мелкопузырчатая аэрация).

    Пройдя биологическую очистку, иловая смесь по дюкеру подается в центральную часть вторичного отстойника, где происходит отделение очищенной воды от ила. Выпадающий ил удаляется из конусной части эрлифтами и направляется в аэротенк (циркуляционный ил), избыточный активный ил сбрасывают в аэробный минерализатор. Аэробные минерализаторы – сооружения, где происходит аэробное сбраживание избыточного ила. Воздух распределяется дырчатыми трубами. Для удаления осадка и отделения иловой воды предусматривается зона отстаивания. Отстоянная жидкость отводится в регенератор аэротенка. Минерализованный ил насосами перекачивается на иловые поля.

    Из сборного лотка вторичного отстойника очищенная сточная жидкость поступает в контактный резервуар. Емкость контактных резервуаров определена из расчета контакта хлора со сточной водой в резервуаре не менее 30 минут. Обеззараживание не производится.

    Иловые поля – площадки – уплотнители, представляют собой железобетонные резервуары, в которые осадок 98%-й влажности подается по лотку. После отстаивания иловая вода выпускается через отверстия, снабженные шиберами и расположенные в продольной стенке уплотнителя на разных глубинах в открытый лоток, размещенный в продольной галерее. Из галереи иловая вода поступает самотеком в сеть и подается иловой насосной станцией на полный цикл очистки. Осадок складируется на иловые поля очистных сооружений. Иловый осадок нетоксичен и относится к 5 классу опасности.

    Эксплуатируемые очистные сооружения находятся в аварийном состоянии, требуют капитального ремонта и реконструкции.

Характеристика поступающих на очистку сточных вод

    При оценке сточных вод, сбрасываемых в водоемы, большое внимание уделяется органолептическим и физико-химическим показателям.

    Одним из таких показателей является прозрачность сточных вод, мерой которой служит высота столба воды, при которой сквозь нее можно читать шрифт определенного размера и типа. Хозяйственно-бытовые сточные воды поступающие на очистку должны иметь прозрачность не менее 10 см. Прозрачность сточной воды обусловлена наличием в ней нерастворенных и коллоидных примесей.

Результаты органолептических исследований представлены в таблице 1.

1. Органолептические показатели сточных вод

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5