Основные устройства для биологической очистки сточных вод

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального

образования

Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет  Информационных технологий, механики и оптики Институт холода и биотехнологий

Кафедра экономики промышленности и организации производства

Реферат

по дисциплине: Экономика и организация производства

на тему: «Основные устройства для биологической очистки сточных вод»

 

 

Выполнила: магистрант     гр. 5ЭМ Тютрюмова Е.А. Проверила: Ивановская JI.C.

 

 

Санкт-Петербург

2012 год 

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Характеристика загрязнений сточных вод предприятий пищевой промышленности.
2. Сущность метода биохимической очистки.
3. Очистка сточных вод в природных условиях
4. Поля орошения

 

5. Биологические пруды.
6. Очистка в биофильтрах.
7. Очистка в аэротенках.

 

8. Окситенки
9. Анаэробные методы биохимической очистки.

 

 

1. Характеристика загрязнений сточных вод предприятий пищевой промышленности.

Сточные воды предприятий  пищевой промышленности разнообразны как по компонентному составу, так  и по концентрации, и представляют собой сложную физико-химическую систему, в которой наряду с растворенными  веществами содержатся частицы различной  степени дисперсности. Размер частиц колеблется в широких пределах (от 10 - ⁹ до 10 - ² м).

Дисперсная фаза стоков предприятий  пищевой промышленности определяется понятием "взвешенные вещества", которые делятся на оседающие (р_ч>р_с), неоседающие (р_ч = р_с), всплывающие (р_ч<Р_с),где р_ч и р_с соответственно плотность частиц (дисперсной фазы) и сплошной среды (дисперсионной фазы).

Твердые взвешенные частицы  отделяют отстаиванием или фильтрованием  в гравитационном или в центробежном поле, жидкие - отстаиванием в гравитационном и центробежном поле. Возможно выделение  взвешенных частиц также флотированием.

Помимо взвешенных веществ, стоки предприятий содержат значительное количество растворенных веществ, удаление которых возможно только химическим или биохимическим путем.

Скорость биологического разложения загрязняющего компонента содержащегося в сточных водах  предприятий в немалой степени  зависит не только от его природы, но и от дисперсности, поскольку  микроорганизмы могут ассимилировать твердые субстраты только с поверхности  частиц.

Как правило, для биологического разложения крупных частиц органического  вещества требуется гораздо больше времени, чем времени пребывания очищаемой жидкости в реальном аппарате. В этом случае какая-то доля органических веществ стоков биологически не разлагается  и их принято считать биологически инертными. Для уменьшения этой доли достаточно подвергнуть частицы  загрязнений измельчению до размеров 10 - ⁶ - 10^-7 м.

Помимо фазово-дисперсного  состава сточной воды и общего содержания примесей важнейшей ее характеристикой  является химическая природа и концентрация компонентов-загрязнителей. Подавляющее  большинство сточных вод пищевых  предприятий в качестве основных загрязнителей содержит органические вещества. Органические загрязнители имеют, как правило, естественное происхождение, т.е. не являются продуктами искусственного органического синтеза, а образуются в результате жизнедеятельности  микроорганизмов, высших животных и  растений. В технологии пищевых производств  действующим законодательством  запрещено применение веществ, попадание  которых в продукты недопустимо, поэтому сточные воды пищевых  предприятий не содержат ксенобиотиков (веществ, чуждых жизни). Отсутствует  или крайне ограничено содержание и стоках тяжелых металлов, радионуклидов, пестицидов и других опасных веществ.

Содержание органических веществ в сточной воде обусловлено  таким показателем, как окисляемость. В зависимости от загрязненности сточные воды содержат определенное количество веществ, способных взаимодействовать  с сильными окислителями - перманганатами, бихроматами, пероксидами и т.д. Одна и та же вода, будучи обработана различными окислителями, потребует различное  эквивалентное количество кислорода  из-за неодинаковой степени окисления  загрязняющих веществ. Это зависит  не только от окислителя, но и от условий  выполнения анализа.

 

Поскольку сточные воды пищевых  предприятий содержат глазным образом  органические вещества естественного  происхождения, в них обязательно  присутствует азот. В практике анализа  сточных вод азот аминокислот, пептидов, белков и других естественных органических соединений определяется как органический азот. Понятие "общий азот" обозначает содержание азота всех степеней окисления  в составе минеральных и органических соединений сточных вод.

В органических веществах  естественного происхождения азот находится главным образом в  восстановленной форме. Аминогруппы  белковых веществ, аминокислот, мочевины легко отщепляются соответствующими ферментами и превращаются в ион  NH₄⁺, поэтому для сточных вод предприятий пищевой промышленности важным показателем является содержание аммонийного азота. Для отдельных пищевых производств, где технологией предусмотрено использование соединений окисленного азота (нитритов, нитратов), необходим контроль стоков и по этим показателям.

При глубоком биологическом  окислении органических веществ  восстановленный азот переходит  в окисленные формы и появляется необходимость контролировать содержать  нитритов и нитратов в очищенных  водах. Наличие азота в сточных  водах играет исключительно важную роль для искусственной биологической  очистки, поскольку он наряду с углеродом  относится к так называемым биогенным  элементам.

К биогенным элементам  относится также фосфор, поскольку  он необходим для роста и нормальной жизнедеятельности микроорганизмов. Соединения фосфора в сточных  водах предприятий пищевой промышленности содержатся, как правило, в гораздо  меньших концентрациях, чем соединения азота. Фосфор входит в состав макроэргических  соединений клеток, фосфолипидов, фосфопротеидов. При переработке растительного  и животного сырья органические соединения фосфора попадают в сточные  воды предприятий. Компонентами фосфорных  загрязнений являются также полифосфаты, входящие в состав моющих средств. Последние  гидролизуются до ортофосфатов, дающих с ионами большинства металлов металлорастворимые соли. Вместе с органическими фосфорсодержащими соединениями они образуют в сточной воде дисперсную фазу.

 

2. Сущность метода биохимической очистки.

Биологический (или биохимический) метод очистки сточных вод  применяется для очистки производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей. Данный процесс основан на способности  некоторых микроорганизмов использовать загрязняющие сточные воды вещества для питания в процессе своей  жизнедеятельности.

Основной процесс, протекающий  при биологической очистке сточных  вод, — это биологическое окисление. Данный процесс осуществляется сообществом  микроорганизмов (биоценозом), состоящим  из множества различных бактерий, простейших водорослей, грибов и др., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).

Главенствующая роль в  этом сообществе принадлежит бактериям.

Очистку сточных вод рассматриваемым  методом проводят в аэробных (т. е. в присутствии растворенного  в воде кислорода) и в анаэробных (в отсутствие растворенного в  воде кислорода) условиях.

3. Очистка сточных вод в природных условиях

Аэробные процессы биохимической  очистки могут протекать в  природных условиях и в искусственных  сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических  прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника  водоснабжения, объема промышленных и  бытовых сточных вод, состава  и концентрации загрязнений. В искусственных  сооружениях процессы очистки протекают  с большей скоростью, чем в  естественных условиях.

4. Поля орошения

Это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и  агрокультурных целей. Очистка сточных  вод в этих условиях идет под действием  почвенной микрофлоры, солнца, воздуха  и под влиянием жизнедеятельности  растений.

В почве полей орошения находятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и  беспозвоночные животные. Сточные воды содержат в основном бактерии. В  смешанных биоценозах активного  слоя почвы возникают сложные  взаимодействия микроорганизмов симбиотического  и конкурентного порядка.

Количество микроорганизмов  в почве земледельческих полей  орошения зависит от времени года. Зимой количество микроорганизмов  значительно меньше, чем летом.

Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры и они  предназначены только для биологической  очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации. Земледельческие  поля орошения после биологической  очистки сточных вод, увлажнения и удобрения используют для выращивания  зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки  деревьев и кустарников.

Земледельческие поля орошения имеют следующие преимущества перед  аэротенками:

1. снижаются капитальные и эксплуатационные затраты;
2. исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади;
3. обеспечивается получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений;
4. вовлекаются в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные земли.

В процессе биологической  очистки сточные воды проходят через  фильтрующий слой почвы, в котором  задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Затем образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы  и растворенные в сточных водах  вещества. Проникающий из воздуха  в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные  соединения. В глубокие слои почвы  проникание кислорода затруднено, поэтому  наиболее интенсивное окисление  происходит в верхних слоях почвы (0,2–0,4 м). При недостатке кислорода  в пру¬дах начинают преобладать  анаэробные процессы.

Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных  почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые  воды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж.

Часть территории земледельческого поля орошения отводят под резервное  поле фильтрации, так как некоторые  периоды года не допускают выпуск сточной воды на поля орошения. 
В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади на-мораживания.

 

 

5. Биологические пруды.

Представляют собой каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, черезкоторые с небольшой скоростью протекает  осветленная или биологически очищенная  сточная вода. Пруды предназначены  для биологической очистки и  для доочистки сточных вод  в комплексе с другими очистными  сооружениями. Различают пруды с  естественной или искусственной  аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами. Время пребывания воды в прудах с естественной аэрацией составляет от 7 до 60 суток. Вместе со сточными водами из вторичных отстойников  выносится активный ил, который является посевным материалом.

Пруды с искусственной  аэрацией имеют значительно меньший  объем, и требуемая степень очистки  в них обычно достигается за 1-3 суток. Азрирующие устройства могут  быть механического и пневматического  типа.

При расчете прудов определяют их размеры, обеспечивающие необходимую  продолжительность пребывания в  них сточных вод. В основе расчета  определение скорости окисления, которую  оценивают по БПК и принимают  для вещества, разлагающегося наиболее медленно.

Существуют разные варианты устройства прудов: серийные или каскадные, и непроточные. В непроточные  пруды сточная вода подается после  отстаивания и разбавления. Продолжительность  пребывания воды в них составляет 20-30 суток. Качество очистки в непроточных  прудах выше, чем в серийных.