Научная статья на тему 'ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ КАНАЛЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ'

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ КАНАЛЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
64
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ КАНАЛЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ»

ИЗ ПРАКТИКИ

=

УДК 628.334.1

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ КАНАЛЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ

М. Е. Кигель, канд. техн. наук С. К. Колобанов, канд. мед. наук

Е. И. Гончарук

Кафедра коммунальной гнгиены Киевского медицинского института и научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт городского хозяйства МКХ УССР

При централизованной схеме канализования малых городов, рабочих поселков и сельских населенных мест применяются главным образом почвенные методы очистки, а при неблагоприятных почвенных и гидрогеологических условиях (слабо фильтруемые грунты, высокое стояние уровня грунтовых вод и т. д.) используется комплекс сооружений для искусственной биологической очистки. В этом случае сточная жидкость с растворенными веществами очищается отдельно от сырого осадка, выделяемого из с точных вод при первичном отстаивании. Сырой осадок подвергается обычно анаэробному сбраживанию, а растворенные в воде органические вещества минерализуются в условиях аэробного окисления.

Для крупных городов пока не найдена техническая возможность изменить эту сложную схему очистки бытовых стоков, а для малых населенных мест в районах со среднегодовой температурой до 7° в последние годы разработано новое эффективное сооружение — циркуляционные окислительные каналы (ЦОК), в которых совмещены биохимическая обработка осадка и окисление сточной жидкости в аэробных условиях без предварительного отстаивания ее. Эти очистные сооружения впервые созданы в Голландии в 1954 г. по предложению Гаагского института санитарной техники (Ваагв). Впоследствии в ГДР (Метеке и соавторы) были сделаны попытки экспериментальной проверки работы ЦОК для очистки сточных вод молочных заводов. Однако гигиенического и четкого санитарно-технического обоснования параметров ЦОК пока нет ни в зарубежной, ни в отечественной литературе. Вместе с тем анализ зарубежных данных показал, что ЦОК имеют ряд существенных недостатков.

Киевским научно-исследовательским институтом санитарной техники разработаны принципиально новые схемы очистных сооружений с ЦОК (авторское свидетельство № 150789). По этим схемам (рис. 1) запроектировано и начато стронтельстбо очистных сооружений с ЦОК на 5 объектах Киевской и Житомирской областей. В конструктивном отношении строящиеся в нашей стране ЦОК представляют собой траншею трапецеидального поперечного сечения, имеющую в плане форму вытянутого замкнутого кольца. Глубина канала 0,8—1 м. Сточная жидкость из коллектора поступает в траншею (/) непосредственно перед роторным аэратором (10) по трубе (2), располагаемой над поверхностью воды. Аэрированная сточная жидкость удаляется из канала по трубе (5) в отстойник (3). Отводная труба (5) располагается по ходу движения воды в канале перед выпускной трубой (2) на расстоянии 4—5 м от нее. В отстойнике (3) происходит отделение очищенной воды от минерализованного осадка. Осветленная сточная жидкость удаляется на выпуск (4) в водоем 1 или на орошение сельскохозяйственных земель. Минерализованный осадок из отстойника перекачивается насосом (9) по илопроводу (3) на иловые площадки (6) для подсушки, а затем может быть использован в качестве удобрения. Иловая вода с иловых площадок собирается дренажной сетью (7) и сбрасывается обратно в ЦОК. Канал оборудован одним или несколькими роторными аэраторами (10) для перемешивания и аэрирования воды. Емкость ЦОК рассчитана на 2- или 3-суточный расход сточных вод и выбирается приблизительно из расчета 300 л на 1 жителя (С. К. Колобанов).

В основу технологии работы ЦОК, осуществляющих полное аэробное биохимическое окисление органических загрязнений сточной жидкости, положено условие само-

1 Отсутствие устройств для обеззараживания сточных вод не может быть оправдано с гигиенической точки зрения.

окисления активного ила. Это значит, что активный ил осуществляет полную биологическую очистку стоков и затем полностью восстанавливает окислительный потенциал. Для этого необходимо большое количество кислорода, которое обеспечивается работой роторных аэраторов. Наши исследования (М. Е. Кигель) на лабораторных моделях ЦОК показали, что аэрирование воды в этих каналах осуществляется за счет растворения кислорода в тонких пленках воды, образуемых вращающимся ротором при выходе лопаток из веды; растворения кислорода из воздушных пузырьков, вносимых лопатками ротора при входе в воду из-за образования подсоса воздуха отрицательным давлением за движущейся лопаткой; реарации кислорода через поверхность воды в канале при постоянном обмене слоев воды в зеркале канала, образующемся при циркуляции воды.

Животные микроорганизмы получают в ЦОК большее развитие, чем в аэротен-ках ввиду более длительного аэрирования. Питаясь растительными организмами,

ч ■ . ?.1.1.Т !.:. [. 1.111»1.1 - у1

- ШМФМШЧМФШМШ!^

_ _ ■— —

- -- 7 - Е

Ё 1 _

Г.

- / ■1'1|1|1.1.|.1.11|1||1|||1|1| >

тт гтттФитттпиПМ т-*1

Рис. 1. Схема очистных сооружений с ЦОК.

Обозначения в тексте.

микрофауна в процессе своей жизнедеятельности выделяет много энзимов, т. е. веществ, непосредственно осуществляющих распад органического компонента загрязнений.

В ЦОК с длительной аэрацией органические загрязнения полностью окисляются при высокой способности активного ила к самоокислению, что исключает необходимость регенерации его. Эта особенность процесса очистки воды позволяет составить математическую зависимость между основными параметрами процесса биологической очистки — снижением ВПК и увеличением концентрации взвешенных веществ.

В соответствии с законом сохранения энергии прирост взвешенных веществ должен быть равен количеству первоначальных органических загрязнений, переведенных в минерализованное состояние и в прирост активного ила. Ввиду того что органические загрязнения сточных вод характеризуются величиной ВПК, баланс ила в процессе аэрации выражает материальный баланс между снижением ВПК и приростом активного ила. При этом следует принять во внимание, что часть органических взвешенных веществ, поступивших со сточной жидкостью, расходуется на самоокисление активного ила.

В соответствии с этими представлениями было найдено теоретическое выражение баланса ила в ЦОК при биологической очистке, а с учетом того, что в конце полной очистки и снижения ВПК прирост активного ила должен закончиться, была найдена возможность определения времени, необходимого для этого (в часах).

Полученные нами теоретические значения необходимой концентрации активного ила в ЦОК почти совпадают с экспериментальными данными упомянутых выше зарубежных исследователей, которые рекомендуют для очистки смеси бытовых сточных вод со стоками молочных заводов поддерживать величину концентрации активного ила в ЦОК примерно на уровне 4000 мг/л. При этом условное время аэрации бытовых сточных вод составит 42 часа, т. е. приблизительно 2 суток, а время очистки стоков молочных заводов около 2'/а суток.

Очевидно, рекомендуемый объем ЦОК (С. К. Колобанов, Метеке и соавторы), равный 3-суточному расходу сточных вод, завышен. В дальнейших исследованиях следует определить оптимальное время циркуляции для сточных вод различного состава.

ЦОК бывают периодического и непрерывного действия, но в последнее время для них принят непрерывный режим. Своеобразным «буфером» для поступающей сточной жидкости является 2- или 3-суточный объем воды в канале. В этом объеме воды при непрерывной аэрации вращающимся ротором (рис. 2) развит аэробный биоценоз, осуществляющий биохимическую очистку поступающих стоков. Органические загрязнения при этом распадаются, минерализуются и стабилизируются. Постоянное поступление биогенных веществ со свежей сточной жидкостью и интенсивное аэрирование поддерживают микрофлору и микрофауну в канале в состоянии высокой биологической активности.

Биоценоз ЦОК характеризуется на выходе микроорганизмами, соответствующими р-мезосапробной и олигосапробной зонам по шкале Кольквитца — Марссона. До 40%

Рис. 2. Роторный аэратор для ЦОК.

/ — стержневой ротор; 2—блок изменения скорости вращения ротора; 3 — электродвигатель.

всех микроорганизмов составляют организмы животного происхождения, в основном реснитчатые. Из растительных организмов наиболее характерны нитчатые водоросли, диатомеи и др. Такой биоценоз, как уже говорилось выше, нехарактерен для обычных аэротенков. В ЦОК значение этих микроорганизмов необыкновенно велико. Кроме функций, выполняемых ими в процессе биохимического окисления органических веществ, такие организмы, как инфузории и реснитчатые, играют главную роль в отмирании патогенных бактерий. Эти организмы очень подвижны и активны даже в сильно загрязненных сточных водах. Эффект очистки сточных вод в ЦОК соответствует результатам, достигаемым полной биологической очисткой, и, судя по зарубежным данным, составляет 90—98% по снижению ВПК. Данные 3-летней эксплуатации ЦОК (Метеке и соавторы) свидетельствуют о полной дегельминтизации сточной воды, обрабатываемой аэробным способом в этих каналах. Окислительная мощность ЦОК составляет 150—170 г БПК5 на 1 м3 объема сооружения в сутки, практически ЦОК можно сооружать на любых грунтах, особенно же рекомендуется их строить в плотных грунтах (тяжелые супеси, суглинки, глина). Строительство ЦОК осуществимо при любом уровне грунтовых вод. Опыт проектирования и строительства ЦОК в пределах Украинской ССР (Киев, Киевская и Житомирская области) позволяет выбирать конструкцию такого канала в зависимости от уровня стояния грунтовых вод. Если максимальный уровень грунтовых вод располагается ниже дна канала на глубине 1 м и менее, то следует предусматривать надежную гидроизоляцию днища и стен ЦОК.

Проведенные в Киевском научно-исследовательском институте санитарной техники технико-экономические исследования показали, что капитальные затраты на строительство ЦОК в сравнении с другими видами сооружений биологической очистки— полями фильтрации, аэротенками — на 30 — 40% ниже, а расходы по эксплуатации этих каналов на 10—20% ниже. Ввиду экономичности, простоты и удобства в эксплуатации ЦОК могут найти широкое применение для очистки сточных вод рабочих поселков и даже сельских населенных мест с числом жителей до 10 000, а также для очистки стоков предприятий пищевой промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

Колобанов С. К. Вестн. Архитектуры и строительства АН Украинск. ССР, 1962, № 3, с. 16.— Eckenfelder W. W. Water and Sewage Works, 1961, v. 108, p. 4. — M e i n e k e K., Müller W., von Tümpling W., Wasserwirtschaft — Wassertechnik, 1961, N 7, S. 336.

Поступила 27,1V 1965 r.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.