ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение полиэлектролитов для обезвоживания биологических осадков промышленных сточных вод из "Химия промышленных сточных вод" Озеро Джордж, расположенное в восточной части Адирон-дакского парка штата Нью-Йорк, является прекрасным местом отдыха. Оно славится живописными лесистыми очертаниями берегов и чистотой воды. О качестве его воды говорит то, что по чистоте воды озеро относят к особому классу, обозначаемому АА. Это означает, что его воду можно использовать для общественного водоснабжения сразу после хлорирования [1]. Многие местные жители, живущие в коттеджах вокруг озера, получают питьевую воду прямо из озера и используют ее даже без обработки. [c.160] Песчаные поля фильтрации обычно функционировали следующим образом с 8 до 16 ч дня загружалось одно северное и одно южное поле, в течение оставшихся 16 ч суток работала другая пара — северное и южное поля. В выходные дни все четыре поля работали в течение 24 ч. Во время особенно высоких летних поступлений воды использовали дополнительные поля фильтрации. При нормальной эксплуатации поля становились сухими приблизительно за 1—3 сут. (Для аэрации поля следует оставлять сухими так долго, насколько это возможно. При загруженном режиме поля засоряются и скорость фильтрации уменьшается.) Периодически, раз в два года, с полей фильтрации удаляли верхний слой, затем подвергали их обработке граблями и после восстановления проницаемости песка опять использовали. В первые несколько загрузок после этой процедуры наблюдаются очень большие скорости инфильтрации. В 1973 г. был удален с каждого песчаного поля приблизительно 1 фут (0.3 м) поверхностного песка, чтобы убрать мелкие песчаные зерна, находящийся на поверхности загрязняющий материал и песок, который, по всей вероятности, утратил способность связывать фосфаты. [c.162] Данными, на основании которых определяли скорости инфильтрации, были количество сточных вод, сброшенное на каждое поле фильтрации, время, за которое сточные воды поглощаются пластом, и частота использования конкретного поля фильтрации. Так как точные данные, характеризующие поток, поступающий на каждое поле фильтрации, отсутствовали, предполагали, что половина потока поступала на очистную станцию между 8 и 16 ч, а другая половина суточных стоков — в течение остального 16-часового периода. Поскольку два поля фильтрации действовали одинаково на протяжении обоих периодов, предполагали, что каждое поле получало приблизительно /4 суточного потока. [c.162] Действительную скорость инфильтрации измеряли для нескольких песчаных полей фильтрации в зависимости от уровня воды. Скорость инфильтрации возрастает с возрастанием напора жидкости над песчаным полем фильтрации. Самые маленькие скорости, отмеченные при напоре менее 1 фута над песчаным полем фильтрации, лежали в интервале от 0,25 до 0,6 фут/сут (0,08—0,18 м/сут) при нормальных эксплуатационных условиях. Поле 57 (см. рис. 15.1) характеризуется инфильтрацией, превышающей 1 фут/сут (0,3 м /сут) при мощности слоя воды над полем 2 фута (0,6 м). Скорость инфильтрации, превышающая 2 фута/сут (0,6 м/сут) была зарегистрирована у недавно прочищенного поля фильтрации при мощности слоя воды 1 фут. При постоянно перемежающихся действиях скорость инфильтрации постоянно уменьшалась по сравнению с первоначальными значениями. [c.163] Поле N11 было выбрано для анализа изменения качества очистки вод в зависимости от глубины, потому что оно было одним из самых старых полей фильтрации и на нем ранее уже проводили аналогичные исследования [4]. [c.164] Пробы для исследования отбирали приблизительно с интервалом в две недели. Зимой было поставлено меньшее число опытов, что объясняется трудностями в связи с замерзанием пробоотборников и скважин. Таким образом, средние данные для зимнего сезона не так достоверны, как данные для трех других сезонов. На рисунках изображены результаты изменения качества сточных вод в зависимости от глубины для поля фильтрации N11. Характеристики сточных вод, поступающих на очистную станцию (исходных), указаны в верхней части рис. 15.2. Вода на нулевой глубине представляет собой очищенные сточные воды с очистной станции, сброшенные на поля фильтрации. Разница между этими двумя значениями показывает степень обработки при прохождении сточных вод через очистную станцию. Глубина залегания воды в насыщенном водоносном горизонте изменялась от 20 до 22,5 м от поверхности. Таким образом, данные в точках ниже этой глубины показывают качество воды в насыщенной водоносной толще. [c.164] По мере прохождения сточных вод через очистную станцию наблюдается, как показано на рис. 15.2,6, возрастание содержания в них растворимого кислорода (РК). Значения РК, полученные для вод из песчаной толщи, могут быть отчасти ошибочными из-за аэрации, вызванной несовершенной техникой отбора проб. Прямо из скважины 118 отбирали контрольные пробы на РК осенью, зимой и весной. Летом пробы на РК отбирались на поверхности при откачке из скважины. Значения, полученные при отборе проб из скважины, оказались ниже значений РК, полученных при отборе проб на поверхности. По-видимому, значения РК в пробах, полученных летом в скважине 118, слегка завышены из-за аэрации проб при откачке. [c.165] Наблюдали также незначительные изменения содержания хлоридов в зависимости от глубины во все сезоны года. В неглубоких откачивающих скважинах уровень хлоридов был выще весной и летом осенью он был выше в глубоких откачивающих скважинах. [c.166] Фактические данные подтверждают окисление азота в верхних аэрируемых частях разреза, наличие аммиака и органического азота уже на незначительной глубине. Поскольку содержание всех форм азота значительно уменьшается на глубине около 18 м, по-видимому, происходят потери азота в подземной водоносной системе. [c.167] В неглубокой скважине содержание нитратов было приблизительно 2 мг/л в пересчете на азот, но концентрации органического и аммиачного азота как в мелких, так и в глубоких откачивающих скважинах были менее 1 мг/л. Весной первоначальное окисление азотных составляющих до нитратов сменяется на больших глубинах процессом восстановления нитратов до газообразного азота, который переходит в водоносную систему. Неясно, почему летом или осенью уменьшению содержания нитратов сопутствует увеличение количеств аммиака и органического азота. Для весеннего времени кривые нитратов и окислительно-восстановительного потенциала примерно идентичны по форме, причем возможно исключение для насыщенной части водоносного горизонта, где окислительно-восстановительный потенциал слегка выше. Это подтверждает предположение о том, что окисление нитратов имеет место в верхних трех метрах разреза с последовательным восстановлением нитратов до газообразного азота в нижних частях разреза. [c.167] Скважина, обозначенная на рис- 15.1 символом А, является самой неглубокой, т. е. ее фильтр находится в верхней части горизонта следующие по глубине за А скважины обозначены другими буквами в алфавитной последовательности. Расположение очистной станции, наблюдательных скважин, участков высачивания и ручья Вест Брук показано на рис. 15.1. [c.169] Скважина 2 (см. рис. 15.5) относится к высачиваниям выше Гейд Роуд, а скважина 3 приурочена к высачиваниям ниже Гейд Роуд (высачивания обозначены на рис. символом 5).Наблюдения за составом воды в ручье Вест Брук в местах выше по течению (ВТ) и иже по течению (НТ) от высачиваний показали влияние последних на качество воды в ручье. [c.169] Постоянно во се сезоны пробы, взятые из более мелких скважин, давали более высокие значения общей жесткости, чем соответствующие им пробы из более глубоких скважин [7]. Это указывает на свойство сточных вод с высокой общей жесткостью оставаться около поверхности водоносного горизонта. Воды, отобранные с большой глубины, сходны по составу с естественными подземными водами. Наблюдения за общей жесткостью проводили на пробах воды из скважины, для которой характерны значения общей жесткости 100 мг/л осенью и зимой и 68 мг/л весной. [c.170] Как видно из рис. 15.5, в более мелких скважинах наблюдаются более высокие значения РК, чем в более глубоких. РК определяли во все сезоны, самые низкие значения имели место летом — 0,5 мг/л в скважинах 9 и 30. Наблюдается слабая тенденция к увеличению РК с возрастанием расстояния от полей фильтрации. Во все времена года РК было уменьщено и в ручье Вест Брук в местах поступления в него высачивания. Это может быть частично обусловлено увеличением температуры и соответственно уменьщением растворимости. Средняя сезонная температура ручья Вест Брук в месте высачиваний возросла минимум на 0,4 °С весной и осенью и максимум на 1,4 °С зимой. [c.171] Изхменение содержания общего фосфора и растворимых ортофосфатов с изменением расстояния для весны показано на рис. 15.7. В общем, при фильтрации через песчаную толщу концентрация общего фосфора уменьшается в сброшенных сточных водах в среднем от 3 до 0,2 мг/л. В весеннее время наблюдается единственное исключение для скважины ЗВ, в которой средняя концентрация общего фосфора составила 0,5 мг/л. Концентрация ортофосфатов в скважине 2А была постоянно близка к концентрации в сброшенных сточных водах, но в воде скважины 2В концентрация общего фосфора уменьщается до 0,1 мг/л или несколько больше. Концентрация ортофосфатов уменьшается еще более значительно. Самое незначительное уменьшение содержания ортофосфатов наблюдалось в водах скважин 5 и 1, которые расположены недалеко от полей фильтрации. Содержание в водах всех других скважин, исключая скважину ЗС, составляет в течение сезона 0,01 мг/л и менее. Наиболее низкие значения ( 0,2 мг/л — предел точности используемого метода) были обнаружены в водах скважины 2В. [c.172] По-видимому, между РК и окислительно-восстановительным потенциалом существует прямая зависимость. Прямая зависимость наблюдается и между этими двумя параметрами и образованием нитратов при вертикальном переносе через насыщенную зону. На глубине до 3 м содержание растворимого кислорода и окислительно-восстановительный потенциал высоки, и здесь происходит образование большого количества нитратов при соответствующем уменьшении органического и аммиачного азота. Однако осенью на глубине 8—11 м было отмечено уменьшение нитратов с соответствующим возрастанием содержания аммиака и органического азота. К сожалению, данные об окислительно-восстановительных потенциалах для осени не получены предполагают, что они должны соответствовать содержанию растворенного кислорода, которое на этой глубине низкое. Следовательно, там, где реализуются окислительные условия, например в верхней трехметровой части песчаной толщи, аммиак и органический азот окисляются до нитратов. На большей глубине создаются восстановительные условия и появляется возможность для восстановления нитратов до аммиака или органического азота. В конце концов должно происходить частичное восстановление азота до газообразного, так как на глубине 18 м все три формы азота имеют низкие концентрации. Тут возникает проблема вследствие того, что концентрация нитратов на глубине 18 м осенью и весной составляет 1 мг/л (см. рис. 15.3), а содержание нитратов в высачиваниях — 7 мг/л в пересчете на азот. Это несоответствие можно объяснить тем, что изменение состава вод с глубиной изучали на поле фильтрации N11, где длина вертикального пути фильтрации в ненасыщенном слое составляет приблизительно 22 м, а на других полях фильтрации, особенно на новых южных полях, длина вертикального пути фильтрации равна приблизительно 5 м. Как видно из рис. 15.3, на глубине 5 м концентрации нитратов достаточно высоки. Если предположить, что процесс окисления органического и аммиачного азота до нитратов протекает на других полях фильтрации так же, как на N11, то состав воды, которая достигает водоносного горизонта при малой мощности зоны аэрации, должен соответствовать составу воды на 5-метровой глубине поля N11, т. е. характеризоваться высоким содержанием нитратов при низком содержании органического и аммиачного азота. Это, по-видимому, и происходит. [c.173] Для окисления восстановленных форм азота до нитратов важно наличие аэробных условий. Следовательно, полю фильтрации необходимо отдохнуть между сбросами сточных вод, чтобы дать возможность проникнуть внутрь воздуху. [c.173] Важными методами при обработке бытовых и промышленных сточных вод наряду с общепринятыми методами механической, биологической и физико-химичесг ой очистки становятся коагуляция и флокуляция [1, 2]. Для определения пригоден ли метод флокуляции для очистки той или иной сточной воды обычно ставят лабораторные опыты [3]. Если получены положительные результаты, то следует подобрать условия максимального удаления тонкодисперсных твердых веществ, а именно тип и концентрацию коагулянта или флокулянта, ионную среду и в особенности pH. Ниже описаны лабораторные опыты в качестве удобного метода текущего контроля и выяснения эффективности процесса. [c.174] Факторами, которые влияют на флокуляцию практически одинаково в лабораторных и производственных условиях, являются время реакции (время пребывания), распределение энергии перемешивания, свойства раствора и концентрация реагентов. При этом, поскольку сопоставляются непроточная и проточная системы, сравнение времени пребывания оказывается затруднительным. Сложно определить и средний расход энергии на перемешивание на единицу объема реактора в процессах, зависящих от потока. Трудно также количественно отразить пристеночные эффекты, концентрационные флуктуации и градиенты концентрации. Можно ли пренебречь этими эффектами во все моменты времени, будет выяснено лишь после тщательной оценки конкретной ситуации. [c.175] Вернуться к основной статье