Оценка качества очистки сточных вод

2. Физико-химические показатели сточных вод

    Результаты исследований показали, что температура поступающей сточной воды в весенний, летний и осенний сезоны года не имела отклонений от оптимальных величин. При оптимальной реакции среды это является очень важным условием для успешной очистки сточных вод. Однако необходимо отметить, что минимальное значение температуры (17˚С) наблюдалось в зимний период и было на уровне нижнего предела требуемой величины, максимальное – в летний (23˚С).

    Концентрацию водородных ионов сточных вод необходимо определять потому, что стоки канализации имеют кислую реакцию. В результате чего создается опасность гибели микроорганизмов биологической пленки, а после сброса таких стоков в водоем возникает угроза гибели в нем флоры и фауны, снижения его самоочищающей способности.

    При рН 6,0 жизнедеятельность микроорганизмов на биологических фильтрах снижается, а при рН менее 5,0 в ряде случаев прекращается совсем .

    Как показывают данные таблицы 2, рН сточных вод во все исследуемые периоды составил 7,3 – 8,1,  что соответствует значению ПДК.

Среди основных загрязняющих веществ, прежде всего органической природы, присутствующих в сточных водах очистных сооружений, по физическому состоянию (размеру составляющих частиц), выделяют соединения в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях. По мере изменения степени дисперсности частиц   загрязняющих веществ происходит последовательное их изъятие на всех ступенях биологической очистки. Среди них для характеристики работы сооружений механической очистки большое значение имеют взвешенные вещества, т.е. частицы нерастворимого твердого вещества, плавающие по всему объему жидкости (грубые суспензии). Они являются показателем загрязнения водоема хозяйственно-бытовыми сточными водами.

3. Содержание взвешенных и оседающих веществ в сточных водах, мг/дм3

                   Содержание взвешенных веществ в сточных водах во все периоды года превышало допустимую концентрацию в 3,1; 5,4; 2,1; 3,5 раза по сезонам соответственно.  Это означает, что степень очистки сточных вод по взвешенным веществам после аэротенков и биофильтров неудовлетворительна. В аротенках наблюдаются буруны, что говорит о необходимости замены системы аэрации, так как неравномерная подача воздуха в аротенки приводит к ухудшению качества очистки и лишнему расходу воздуха .

    При анализе сезонной динамики содержания взвешенных веществ в сточных водах системы канализации г. Тотьма установлено, что наибольший уровень их зарегистрирован в весенний период (56,43±2,50 мг/дм3), что было выше  в 1,74 раза, чем зимой, в 2,57; 1,54 раза -  по сравнению с летним и осенним периодами соответственно.

    Необходимость определения содержания этой группы веществ в сточных водах  обусловлена присутствием в них одного из наиболее вредных взвешенных веществ органического происхождения лигнина. Большая часть его извлекается из сточных вод в процессе очистки. При высоких концентрациях взвешенных веществ в сточных водах лигнин на очистных сооружениях, как правило, не полностью выпадает в осадок в отстойниках и может поступать со сточными водами в водоемы. Попадая в жабры рыб, лигнин вызывает их закупорку, затрудняет дыхание и приводит к гибели рыбы.

    Для характеристики работы сооружений механической очистки большое значение имеет содержание не только взвешенных, но и количество оседающих веществ. Оседающие вещества – это часть взвешенных веществ, выпадающих в осадок за 2 ч отстаивания в лабораторном цилиндре; они рассчитываются по объему (см/дм3) и весу (мг/ дм3).

    Из данных таблицы 3 видно, что уровень содержания оседающих веществ максимальным был весной, в другое время года он снижался: осенью – в 1,48, летом – в 2,57, зимой – в 1,79 раза. Все эти значения превышали ПДК в 3,24; 5,82; 2,26; 3,9 раза за год.

    Количество оседающих веществ, выраженное в процентах от количества взвешенных, - это теоретически возможный предел эффективности отстаивания взвеси в условиях первичных отстойников. В бытовых неочищенных сточных водах оседающие вещества составляют 65 – 75% взвешенных по массе. Это  не подтверждается нашими исследованиями и свидетельствует, во-первых, о высокой степени загрязненности хозяйственно-бытовых сточных вод, прежде всего, органическими соединениями, во-вторых, что очень важно, указывает на возможность не полного отстаивания взвеси в условиях первичных отстойников.

    Перед сооружениями биологической очистки ставится задача глубокого удаления всех форм азотсодержащих соединений. В сточных водах азот представлен, в основном, в виде минеральной (NH4+ , NО2-, NО3-) и органической (аминокислоты и др. органические соединения) составляющих.

4. Содержание азота в сточных водах, мг/ дм3

    Как показывают данные таблицы 4, наибольшее поступление азота аммонийного наблюдалось в летний период (0,88±0,13 мг/ дм3), в другие периоды года оно снижалось: осенью – в 1,57 раз, весной – на 10 %, зимой – в 1,57 раз. В первом квартале года значение этого показателя было самым невысоким и превышало ПДК на 7,5%, тогда как осенью оно превышало ПДК на 27,5 %; весной – в 2 раза; летом – в 2,2 раза. Аммонийный азот в большом количестве образуется при гидролизе мочевины — продукта жизнедеятельности человека. Процесс аммонификации белковых соединений приводит к образованию аммония. Следовательно, в теплое время года в сточные воды поступает  большее количество фекалий, в том числе и из выгребных ям.

В хозяйственно-бытовых сточных водах до их очистки азот в окисленных формах — нитриты и нитраты — как правило, отсутствует. Окисленные формы азота отсутствуют даже в том случае, если в производственных стоках имелись нитриты и нитраты. Денитрификация примесей сточной воды объясняется процессами анаэробиоза при транспортировании сточных вод по системе водоотведения, действием бактерий, денитрифицирующих окисленные формы   азота  до  молекулярной   формы.   Окисленные   формы   азота появляются после биологической очистки сточных вод, свидетельствуя о полной завершенности процесса.

    Азот служит питательной средой для многих микроорганизмов, применяемых при биологической очистке в аэротенках и необходим для нормальной работы биологической пленки очистных канализационных сооружений. В случае его значительного количества в сточных водах, а также после биологической очистки и разбавления в водоеме его содержание увеличивается, усиливается разрастание сине-зеленых водорослей (цветение воды), что часто наблюдается в летний период.

    Содержание нитратов во все исследуемые периоды в сточных водах находилось в пределах нормативных значений. Самым высоким оно было также в летний, самым низким – в зимний период, весной и осенью занимало промежуточное значение.  

Концентрация нитритов в течение всего года превышала ПДК: зимой – в 1,8; весной – в 2,9; летом – в 4; осенью – в 2,8 раза, что является признаком промышленных загрязнений стоков канализации г. Тотьма и нарушения технологии биологической очистки сточных вод.

Хлориды и сульфаты — примеси сточных вод, не влияющие на скорость и эффективность процесса очистки, если их концентрация невелика; при этом их концентрация в сточных водах не изменяется. Хлориды не влияют на биохимические процессы даже при концентрациях 10 г/л, но во избежание засоления воды водоемов — приемников сточных вод следует предотвращать сброс высокоминерализованных производственных сточных вод в поселковую систему водоотведения.

Концентрация сульфатов может изменяться лишь в анаэробных условиях при очистке сточных вод в двухъярусных отстойниках и сбраживании осадка в метантенках. В этих процессах сульфаты вос­станавливаются до сульфидов и при концентрации более 1 г/дм3 могут нарушать процесс метанового брожения.

5. Содержание анионов в сточных водах, мг/дм3

    Как показывают результаты исследований, представленные в таблице 5, содержание сульфатов в сточных водах в течение всего периода наблюдений находилось в пределах 78,1- 235,8 мг/дм3 при ПДК  500 мг/дм3 (СанПиН 2.1.5.980  - 00) . Концентрация хлоридов имела значительно больший диапазон колебаний (52,3- 264,6 мг/дм3), но также не превышала допустимой величины. При изучении сезонной  динамики данных показателей установлено, что максимальные их значения установлены в летний период, минимальные – в зимний, весной и осенью – удерживались примерно на одном уровне.

    Источником фосфора в сточных водах являются физиологические выделений людей, отходы хозяйственной деятельности человека и некоторые виды производственных сточных вод. Содержание азота и фосфора в сточных водах характеризует качество процесса биологической очистки. Азот и фосфор — ком­поненты материала клеток микроорганизмов. Их называют био­генными элементами, при отсутствии азота и фосфора в сточных водах процесс  биологического     окисления     примесей     сточной     воды невозможен. На очистных сооружениях фосфаты применяют в технологии производства для выращивания дрожжей, а также для нормальной работы биологической пленки очистных сооружений. При поступлении сточных вод для предварительной механической очистки в отстойнике концентрация фосфатов заметно задерживает осаждение взвешенных веществ.

    Данные таблицы 5 показывают, что содержание фосфатов, поступающих со сточными водами на очистку, превышает ПДК. При допустимой величине 0,2 мг/дм3, концентрация фосфатов составила летом 3,3 мг/дм3, что выше ПДК в 16,5 раз. Зимой, весной и осенью значение этого показателя понижалось, но также оставалось значительно выше критического уровня в 6,7; 11,9; и 7,8 раз соответственно.

    Наиболее полную информацию о загрязненности сточных вод легкоокисляемыми органическими веществами возможно получить только после определения БПК в натуральной (взболтанной) пробе. БПК пробы сточных вод — кислородный эквивалент степени загрязненности сточных вод биохимически окисляемыми органи­ческими веществами. БПК устанавливает количество кислорода, необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в окислении и деструкции органических соединений примесей сточной воды. БПК характеризует часть органических примесей, окисляемых биохимически и находящихся в растворенном и коллоидном состояниях, и часть примесей во взвешенном состоянии, которая способна расщепляться под действием экзоферментов.

6. Окислительные свойства сточных вод, мг/дм3

    Из данных таблицы 6 видно, что зимой и осенью биохимическое потребление кислорода было в пределах допустимых величин. Однако весной оно возрастало по сравнению с этими значениями в 6,1 раза и превышало допустимое значение в 4,8 раза. Летом БПК продолжало расти, что составило 52,7 мг/дм3. Данное значение было максимальным за весь период исследований, оно превысило ПДК в 8,8 раза. Это свидетельствует о высоком содержании в сточных водах углеродсодержащей органики, окисляющейся биологическим способом и выполняющей роль активного субстрата для микроорганизмов.

    Бытовые и промышленные сточные воды являются одним из источников поступления тяжелых металлов в природные водоемы. Все промышленные примеси, присутствующие в сточных водах, в той или иной мере неблагоприятно воздействуют на нормальное функционирование и жизнеспособность активного ила. Особую проблему представляют токсичные (ядовитые) сточные воды, убивающие активный ил. Сточные воды содержат большое количество разнообразных токсикантов, из которых можно выделить два основных типа: ксенобиотики (органические токсины) и тяжелые металлы.

    Тяжелые металлы извлекаются из сточных вод при биологической очистке путем их активной сорбции илом. Данные по содержанию тяжелых металлов в сточных водах, поступающих на очистные сооружения, приведены в таблице 7.

7. Содержание тяжелых металлов в сточных водах, мг/дм3

    Анализ результатов исследований показал, что содержание тяжелых металлов  во все периоды года превышает ПДК: по железу общему – в 1,2 – 3,5 раза, по никелю – 1,7 – 1,8  раза, по хрому – на 35 % весной и летом, зимой и осенью  - на 18 %.

          Тяжелые металлы - наиболее распространенная группа ток­сичных трудноокисляемых загрязнений, присутствующих в сточных водах. В неочищенных сточных водах металлы представлены раз­нообразными химическими соединениями во взвешенной, коллоид­ной, растворенной и нерастворенной формах. Некоторые из солей тяжелых металлов, например, меди, цинка, трехвалентного хрома в щелочной среде выпадают в осадок. Другие, гидролизуясь, значи­тельно подкисляют сточные воды. Как правило, тяжелые металлы и их соли действуют на активный ил как токсиканты, угнетая его окислительную способность. Они вызывают денату­рацию ферментов активного ила, это ингибирует их активность и нарушает проницаемость мембран у организмов ила, что приводит к его гибели .

В процессе биохимической очистки часть ионов тяжелых ме­таллов аккумулируется илом. При этом происходит образование комплексов ионов с белком активного ила, следствием чего являет­ся, с одной стороны, накопление соединений металлов в осадках, а с другой - снижение качества очистки сточных вод, так как сорбиро­ванные металлы концентрируются в активном иле и с возвратным илом неоднократно попадают в аэротенк, где значительная часть подаваемого кислорода воздуха затрачивается не на эффективное биологическое окисление загрязнений, а на восстановление свойств активного ила после токсического повреждающего воздействия. Тяжелые металлы ингибируют активный ил при концентрациях 1-5 мг/дм3.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5