Очистка сточных вод свалок твердых бытовых отходов, отдельных зданий и сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Очистка сточных вод свалок твердых бытовых отходов, отдельных зданий и сооружений

В связи с резко возросшим потоком импортных товаров и прекращением действия системы сбора макулатуры увеличилось и количество отходов. В современном городе накопление твердых бытовых отходов составляет 250-300 кг на человека в год, причем ежегодное увеличение отходов на душу населения составляет порядка 5%, а это в 3 раза превышает скорость роста населения в России.

Большая часть твердых бытовых отходов России вывозится на свалки, под них отчуждено 20 тыс. га земель, среди которых не только пустыри, овраги и карьеры, но и плодородные черноземы.

Свалка оказывает комплексное негативное влияние на окружающую среду. Из-за стихийного накопления отходов возникает угроза изменения мирового баланса кислорода и углекислого газа, уменьшения запаса чистой воды, деградации водоемов, загрязнения почв.

Особую опасность представляют свалки бытовых отходов для подземных и наземных водоисточников. Когда происходит загрязнение, оно касается одновременно и самой грунтовой воды, и той твердой породы, через которую эта загрязненная вода протекает, что делает очистку и восстановление водоносного пласта очень трудным и дорогостоящим делом. Вблизи свалок городских отходов в грунтовых водах были обнаружены смеси алифатических, ароматических и хлорированных органических растворителей, а также соединения мышьяка, кадмия, хрома, свинца, ртути и никеля. Постоянное использование загрязненных подземных вод приводит к резкому снижению иммунитета организма и развитию лейкозоподобных заболеваний как у человека, так и у домашних животных.

Дренажные воды образуются за счет неполного превращения воды, поступающей в тело полигона с атмосферными осадками или образующейся там в результате различных процессов. В дренажных водах присутствуют биологически разлагаемые вещества; биологически трудноразлагаемые вещества; азот (в основном в виде аммония); растворимые соли; тяжелые металлы.

Основным опасным фактором отрицательного воздействия дренажных вод на окружающую природную среду является их проникновение в грунтовые воды. Для исключения такой возможности существуют два подхода: недопущение попадания излишнего количества влаги в тело полигона; защита грунтовых вод посредством правильного геологически обоснованного выбора места для полигона, сооружения уплотненного основания полигона, очистки образующихся дренажных вод [1,2,3].

Под первым подходом имеется в виду покрытие уже заполненных участков полигона водонепроницаемым слоем, которым может быть, например, слой полимерной пленки.

Второй подход подразумевает наличие условий для непопадания образовавшихся дренажных вод в слои грунтовых вод. Для этого при выборе места для полигона и сооружении полигона должны соблюдаться следующие условия: наличие геологически благоприятной для сооружения полигона местность, т.е. мощных пластов глины или других водоизолирующих грунтов (пород); расположение дна котлована полигона минимум на 1 м выше уровня грунтовых вод; уплотнение основания котлована; наличие водоупорного основания полигона; недопущение непосредственного складирования твердых бытовых отходов в воду на болотистые и заливаемые паводковыми водами участки; организация подсыпки инертными материалами на высоту, превышающую на 1 м максимальный уровень поверхностных и паводковых вод при использовании болотистых и заливаемых паводковыми водами участков, при этом на подсыпке устраивается водоупорный экран; проектирование водоотводной канавы для перехвата дождевых и паводковых вод по границе участка; сооружение страховых колодцев за пределами полигона по направлению тока грунтовых вод для осуществления мониторинга (регулярного наблюдения и контроля) грунтовых вод и их откачивания для обезвреживания в случае повреждения основания полигона; проведение очистки дренажных вод на очистных сооружениях полигона [2].

Горизонтальные дренажные трубы для сбора образовавшихся дренажных вод, перфорированные в верхней части и целые внизу, прокладываются между защитным слоем и слоем обезвоживания. Они изготавливаются из специально подобранных для условий эксплуатации полимерных материалов.

Химический состав фильтрационных вод типичного полигона в зависимости от этапа биохимической деструкции ТБО характеризуется усредненными показателями: «молодой» фильтрат (0-5 лет) - БПК5=10640,0 мгO2/ дм3, ХПК=26800,0 мгO2/дм3; «старый» фильтрат (5-35 лет) - БПК5=680,0 мгO2/ дм3, ХПК=2280,0 мгO2/дм3.

Технологические схемы для очистки фильтрационных вод полигонов ТБО отличаются многостадийностью, сочетанием физико-химических и биохимических процессов удаления и деструкции загрязнений, применением методов фильтрации, ультрафильтрации, обратного осмоса, процессов вакуумного выпаривания и сушки, механического обезвоживания осадков, обеззараживания очищенных вод перед их выпуском в водоем, определяемых условиями объекта. При отсутствии централизованной системы очистки, либо в целях децентрализации возникает необходимость очистки сточных вод отдельных зданий или группы зданий.

Совокупность инженерных сооружений и санитарно-гигиенических устройств для очистки сточных вод с целью их последующего использования на производстве или сброса в водоемы представляет собой очистные сооружения (ОС). К локальным очистным сооружениям (ЛОС) можно отнести ОС для отдельно стоящих зданий, группы зданий или промышленных предприятий.

Показателем качества очищенной воды является БПК_П (полное биохимическое потребление кислорода) - количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации (превращение нитрифицирующими бактериями аммонийных солей почвы и водоемов в нитраты, усваиваемые растениями). Для бытовых сточных вод определяют БПК₂₀, считая, что эта величина близка к БПК_П. При сбрасывании очищенных стоков воды в водоемы хозяйственно-бытового назначения БПК_П должна быть равной 3 мг О₂/дм³ при 20°С, т.е. после очищения воды в одном ее литре должно содержаться 3 мг кислорода для окисления оставшихся в воде загрязнений.

Процесс очистки в ЛОС проходит в три этапа: механическая очистка; биологическая доочистка; доочистка и обеззараживание.

Из дома грязная вода попадает в трубу, которая подсоединена к септику (емкость, в которой происходит механическая очистка сточных вод). В нем происходит плавное, естественное движение жидкости и в результате сточные воды разделяются на три части: неорганическая часть (оседает на дно в виде ила); органическая часть (всплывает на поверхность в виде пены и газов); осветленная жидкость (вода, очищенная на 30-40%). Через специальный клапан осветленная жидкость попадает в биореактор, где проходит биологическая доочистка. В биореакторе находятся аэробные бактерии (специально помещенные в него), за счет жизнедеятельности которых осуществляется биологическая доочистка. Они поглощают органические вещества и перерабатывают их в неорганические. Рассмотрим три вида биореакторов в ЛОС: биофильтры; аэротенки; поля фильтрации.

Биофильтр представляет собой очистное сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка. По типу загрузочного материала биофильтры делятся на два вида: с объемной загрузкой, в которых используют щебень прочных горных пород, гальку, шлак, керамзит; с плоскостной загрузкой, где используют пластмассы, способные выдержать температуру 6-30 ⁰С без потери прочности [1].

Биофильтр состоит из фильтрующего наполнителя, спрятанного внутри емкости. На поверхности частиц образуется биопленка - колонии микроорганизмов, поедающих органические вещества, растворенные в воде. Вода из септика поступает в биофильтр дозировано. Достоинства биофильтров: приемлемая стоимость (ниже, чем стоимость аэротенка); не требуется подкачка воздуха; не нужен постоянно включенный насос; не требуется электричество. Недостатки биофильтров: степень очистки воды ниже, чем у аэротенка (как правило, не превышает 95%, в среднем - 90%); необходимо менять фильтрующий наполнитель (если он засорился илом).

Аэротенк - устройство, в котором вода очищается от органических загрязнений за счет окисления микроорганизмами, находящимися в аэрируемом слое. В этой среде живут аэробные бактерии, очищающие стоки. В отличие от биофильтра, он полностью заполняется сточными водами.

По структуре движения потоков очищаемой сточной воды и возраста ила активного различают три вида аэротенков.

Аэротенки - вытеснители, использовать которые предпочтительнее при отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и концентрации токсических веществ, поскольку данные колебания сказываются на качестве очищенной воды.

Аэротенки - смесители, в которых происходит почти мгновенное перемешивание сточных вод и активного ила с массой жидкости, что позволяет равномерно распределить растворенный кислород и нагрузку по органическим веществам на активный ил. Недостатком является возможность «проскока» части сточной жидкости без достаточной очистки, благодаря чему остаточная концентрация органических загрязнений в выходящей из этих сооружений сточной воде несколько больше, чем в сточной воде аэротенков-вытеснителей.

Аэротенки с рассредоточенным впуском воды, в которых в определенной степени сочетаются преимущества аэротенка - вытеснителя, обеспечивающего высокое качество очистки, с достоинствами аэротенка - смесителя, позволяющего усреднить нагрузку на активный ил вдоль сооружения.

Различают одно-, двух- и многоступенчатые аэротенки. Необходимость использования двух или многоступенчатых аэротенков возникает в случае высоких концентраций загрязняющих веществ или веществ с резко разнящимися скоростями их биохимического окисления. В таком случае очищаемая вода последовательно проходит через каждую ступень биологической очистки. Ступень имеет свою замкнутую систему циркуляционного активного ила. Чаще всего в качестве аэротенков второй и третьей ступени (т.е. последней ступени биологической очистки) применяются аэротенки-вытеснители (но могут применяться и аэротенки с рассредоточенным впуском воды в них) для обеспечения постоянства качества очистки. Аэротенки - смесители более эффективны на первой ступени для снятия основной массы загрязнений при более низкой степени очистки (т.е. для частичной очистки сточной воды). При БПК_П поступающей сточной воды до 300 мг/дм³ целесообразно применение аэротенков-вытеснителей. Введение в них отделений регенерации активного ила предусматривается при концентрациях БПК_П выше 150 мг/ дм³.

У аэротенков самая высокая степень очистки сточных вод (до 99%). Недостатки аэротенков: необходим контроль за постоянно включенным насосом, насыщающим кислородом воду внутри аэротенка; аэротенк дороже биофильтра. Поля фильтрации - система подземных канав, выложенных слоями фильтрующего природного материала, в которые утоплена дренажная труба. На дне канавы - 10-сантиметровый слой почвы, хорошо пропускающий влагу. На нем - 10 см песка, еще выше - 40 см щебня, в который утоплена дренажная труба. Слой щебня накрывают геотекстильным материалом, который защищает дренажную трубу от загрязнения верхним слоем земли и от несильных морозов (до минус 5°С). Если морозы сильнее, то нужно устраивать специальную теплоизоляцию.

Толщина песчано-гравийной смеси для полей фильтрации составляет 0,5 м. Расстояние от границы фильтрующего поля до источника питьевой воды должно быть не меньше 30 м, до дома - 3 м, до соседнего участка - 3 м, до деревьев - 3 м. Если местность неровная, то поля фильтрации должны размещаться на возвышенности. Безопасное расстояние от грунтовых вод на полях фильтрации составляет 1,5 м (измеряется по вертикали между уровнем дренажа и поверхностью грунтовой воды), но необходимо учитывать, что уровень грунтовых вод может немного меняться в течение года. Расстояние от места сброса воды, прошедшей биоочистку, до водозаборных колодцев определяется степенью очистки (а именно - значением БПК). При БПК_П = 20 - 30 О₂/мг это расстояние составляет около 15 м.

В среднем на одного жителя загородного дома должно приходиться 12 п. м фильтрационного поля. Раз в 5-10 лет необходимо менять гравий и песок в канавах.

Если почва глинистая, то этот вид биореактора не подходит. Глина практически не пропускает воду, и очищенная в канаве вода не сможет уйти в более глубокие слои грунта. Выемка глины (до глубины залегания песка) обойдется дороже, чем приобретение готового очистного сооружения.

Достоинства полей фильтрации: не требуется подкачка воздуха, не нужен постоянно включенный насос; недорогие в эксплуатации.

Недостатки полей фильтрации: для их обустройства нужна неглинистая почва и свободное пространство на участке; сточные воды поступают в дренаж маленькими порциями, поэтому нужно дозировано сливать жидкость в канализацию.

В системе очистки важна вентиляция. Существует два вида вентиляции: высокая вентиляция (газы выходят наружу через трубу на крыше дома); низкая (независимая) вентиляция (обеспечивает воздухообмен только в ЛОС). По вентиляционным трубам уходит неприятный запах из системы, и происходит воздухообмен с биофильтром. Также необходим сепаратор жира. Он удаляет из сточных вод жир, чтобы не засорялся отстойник. Сточные воды из кухни вначале надо направлять по отдельной трубе в сепаратор жира и затем в септик.

После механической и биологической очистки сточных вод необходимо производить их доочистку и обеззараживание, после чего они будут очищены до норм выпуска в водоемы рыбохозяйственного назначения.

В настоящее время, как для отдельного дома, так и для группы домов или компактного поселения можно подобрать локальные очистные сооружения. Для окончательного выбора необходимо проводить технико-экономический анализ.

Список литературы

свалка бытовой сточный фильтр

1. Экологическая безопасность человека / В.В. Горбатовский, Н.Г. Рыбальский, Т.В. Потапова, И.В. Игнатович. - М.: НИА-Природа, 2004.

2. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов / Министерство строительства Российской Федерации, 1996 г.

3. Колесников В.П. Современное развитие технологических процессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях / В.П. Колесников, Е.В. Вильсон. - Ростов-н/Д., 2005. - 212 с.

Размещено на Allbest.ru