Методы очистки сточных вод

Содержание



Введение	2

1. Очистные установки биологической очистки, их эффективность и концентрация очищенных вод по основным показателям	3

2. Международная стандартизация в области экологического менеджмента	12

Заключение	15

Литература	15




Введение



В предлагаемом реферате рассмотрен один из самых широко применяемых методов очистки сточных вод – биологический на примере рыбоперерабатывающего комбината, а также вопросы международной стандартизации в области экологического менеджмента.

Биологические методы очистки и обеззараживания сточных вод (главным образом бактериями — аэробные или анаэробные, а в зависимости от температуры процесса — мезофильными или термофильными) обеспечивают перевод вредных веществ в нерастворимую или газообразную форму. Условия эффективного применения биологических способов основаны на биохимической деструкции и минерализации органических веществ микроорганизмами. Велика роль кислотности среды в протекании биохимического процесса, которая должна быть в пределах рН 6,5—8,5.

Усложнение задач в области охраны окружающей среды и обеспечения необходимого уровня экологической безопасности производства и потребления обусловливает модернизацию нормативной базы. К числу новых относятся стандарты на системы управления качеством окружающей природной среды на предприятиях. Они образуют шестую группу из рассматриваемых экологических нормативов.






1. Очистные установки биологической очистки, их эффективность и концентрация очищенных вод по основным показателям



Аэробные процессы протекают при подаче в обрабатываемый сток достаточного количества кислорода, необходимого для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов. В целом в состав биоценоза активного ила входят разнообразные группы микроорганизмов (мезофильных, термофильных, аэробных и анаэробных). 

При достаточности кислорода и температуре окружающей среды (ОС )(20—30)°С в биоценозе преобладают мезофильные аэробы (мезофильное окисление), а при (30-40)°С — термофильные (термофильное окисление). В зависимости от условий процесса одна из групп микроорганизмов может преобладать, осуществляя основную обработку. Остальные группы микроорганизмов в этом случае являются сопутствующими, они снабжают основную группу микроорганизмов питательными веществами. 

При аэробном процессе почти не выделяется неприятного запаха, способ микробиального размножения более прост и приспособлен к изменяющемуся составу поступлений. При этом процессе происходит саморазогревание массы (до 70°С), т.е. ее дезинфекция.

Если в обрабатываемой массе растворенного кислорода недостаточно, то происходит анаэробное брожение, которое может быть метановым или водородным. При температуре массы (30—35)°С в биоценозе преобладают мезофильные анаэробы, а при (50—55)°С — термофильные. Процесс сопровождается выделением биогаза, состоящего в основном из метана, водорода и двуокиси углерода.

Кроме органических веществ для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов в сточных водах должны быть и биогенные элементы (азот, фосфор, калий), которых иногда в стоках бывает недостаточно. 

Например, недостаток азота тормозит процесс биохимического окисления органических веществ (причина появления трудно оседающего ила), фосфора — кроме указанного приводит к массовому развитию нитчатых бактерий («вспухание» и плохое оседание ила, вынос его из очистного сооружения вместе с осветленной водой).

Площадь участков определяется производительностью рыбоперерабатывающего комплекса.

Степень загрязнения поверхностных или грунтовых вод определяется: способностью почвы адсорбировать; видом, интенсивностью и количеством осадков; сроками внесения; количествами и составом СВ; величиной поверхностного стока и эрозией, что зависит от наклона участка поля.

Необходимо знать, что одна биологическая очистка стоков не даст достаточного эффекта. Так, после двух ступеней очистки содержание (мг/л) составляет: азота — 100, фосфора — 40, калия — 80, БПК5 — 185, а кислотность рН 8,5. 

Таблица 1

Содержание микроорганизмов в почве, орошаемой сточными водами из расчета 300 м3/га



Это можно объяснить тем, что на биологических очистных сооружениях биогенные элементы (азот, фосфор, калий) удаляются не более, чем на 20%. Целесообразно дополнительно использовать химические средства для обеззараживания — формалина, аммиака, ксилола; осаждения — феррохлорида, извести. Применение химических методов очистки и обеззараживания позволяет выделить из стоков до 90% биогенных элементов.

Система утилизации сточных вод должна соответствовать следующим условиям:

♦ строительство и ввод в строй сооружений по хранению и утилизации сточных вод должны предшествовать вводу в эксплуатацию комплексов;

♦ подготовленные жидкие стоки необходимо вносить в почву до наступления морозов большими дозами с периодичностью в 2—3 года;

♦ заделывать СВ в почву на площадях, с которых возможен поверхностный сток в открытые водоемы;

♦ не допускать сброса сточных вод рыбоперерабатывающих комплексов в водоемы независимо от степени их очистки.

Почвенные методы биологической очистки и утилизации жидкого стоков основаны на обработке не полностью очищенного и обеззараженного жидкого стока почвенными микроорганизмами с удалением жидкой фазы от биогенных и органических веществ (необходимы выдержка по времени, ограничение количества стоков или огромные занимаемые площади) за счет процессов самоочищения. 

Исследования показывают, что после удобрительных поливов жидким стоков наблюдается бактериальное загрязнение почвы (до 21 млн микроорганизмов/га). А так как возбудители инфекционных болезней сохраняют жизнеспособность в почве почти в 4 раза дольше, чем в жидком СВ, то инфицированные стоки необходимо обеззараживать до внесения его в почву.

После внесения сточных вод в почве интенсивно проходят процессы самоочищения: уже через месяц коли-титр и титр энтерококков во всех горизонтах повысились на один-два порядка. 

При изучении степени очистки от бактериального загрязнения стоков свиноводческого комплекса на участках чистых перед поливом полей (общее число бактерий менее 1 млн/г; коли-титр 1,0; титр энтерококков не превышал 10,0; сальмонелл не обнаружено) выявлена зависимость от количества азота, внесенного со сточными водами (табл. 1); общее число бактерий во всех горизонтах почвы первого участка значительно меньше, чем на остальных. При этом супесчаные почвы обладают большей адсорбцией в отношении микроорганизмов, чем суглинистые.

Наибольшей эффективностью с точки зрения предотвращения потерь летучих фракций азота и загрязнения растений патогенными микроорганизмами и яйцами гельминтов оказался способ внесения жидких стоков по бороздам с запашкой по сравнению с поверхностным поливом: количество микроорганизмов ниже на один-два порядка, коли-титр повышается незначительно, почва от кишечной палочки освобождается через три месяца (при поверхностном поливе — через шесть месяцев).

Аэробные и анаэробные методы обеззараживания масс отходов рыбоперерабатывающего комплекса  применяют при возможности длительного хранения в лагунах (открытые пруды-отстойники), отстойниках-накопителях, биологических прудах, башнях, аэротенках и метантенках. 

В лагунах происходит биологическое аэробное или анаэробное разложение сточных вод. При аэробном разложении сточных вод аэрируется с помощью турбин-аэраторов более трех месяцев при обеспечении концентрации кислорода 1—2 г/л, а осевший осадок вычищают раз в 2-3 года. 

Система проста, дешева, но при этом необходимо обеспечить температуру выше 18°С (работоспособна только в летнее время), а потери аммиачного азота в лагуне достигают 90%. При механической аэрации на 1 кг сточных вод требуется 0,74 м3 (мясного — 0,44 м3) аэробной лагуны, а в лагунах с естественной аэрацией соответственно 4,15 (3,56) м3. В аэробных лагунах происходит частичное разложение органических веществ, уничтожение большинства патогенных микроорганизмов и неприятного запаха, обеспечивается сохранение минеральных веществ в легкоусвояемых формах для растений, уменьшение загрязненности.



Рис. 1. Схема очистки стоков рыбоперерабатывающего комплекса  в рыболовно-биологических прудах.



1 — приемный резервуар, 2 — разделительная установка, 3 — площадка для биотермического обеззараживания, 4 — вертикальный отстойник, 5 — карантинные емкости, 6 — установки термического обеззараживания стоков, 7 — пруд-накопитель, 8 — водорослевый пруд, 9 — рачковый пруд, 10 — рыбоводный пруд, 11 — пруд-накопитель чистой воды.



В случае дефицита имеющихся площадей целесообразно использовать систему очистки стоков в виде бассейна-перегнивателя глубиной до 1,5 м, в котором происходит механическая и биологическая очистка стоков. Бассейн состоит из двух изолированных отделений с размерами в соотношении 1:3. Малое отделение является первичным отстойником, а в большом — осветленные сточные воды подвергаются естественному самоочищению. Осадок из малого отделения удаляется через два года.

В анаэробных лагунах при выдерживании определенного режима (рН 6,7-7,5; температура 30—38°С) потери питательных веществ меньше, они опасны с санитарной точки зрения (различные виды сальмонелл выживают в них до трех лет). На 1 кг СВ необходимо обеспечить 0,6 м3 объема анаэробных лагун. Очистка анаэробных лагун происходит через 5-8 лет.


Таблица 2 

Характеристика эффективности очистки каскада прудов





Время начала эксплуатации новой лагуны март-апрель. Лагуну следует заполнять водой наполовину и первые два месяца загружать на четверть проектной мощности, а в последующие шесть месяцев — до номинальной. Необходимо ежегодно измерять толщину осадка: быстрое его наслоение свидетельствует о неправильной эксплуатации системы.

Широкое применение нашли биологические пруды следующих типов: для полной очистки жидких стоков стоков; для доочистки стоков, предварительно прошедших биологическую обработку; рыбоводные. Пруд рыбоводного типа, эксплуатирующийся в опытном хозяйстве ВИЖ Московской области, представлен на рис. 2.

Жидкие отходы из рыбоперерабатывающего комплекса по самотечному коллектору поступает в приемный резервуар, а из него перекачивается в разделительную установку (2). Твердую фракцию складируют на площадке для биотермического обеззараживания (3) и используют в качестве органического удобрения. 

Жидкую фракцию направляют в отстойник (4) для отстаивания и осветления. Осадок из отстойника обезвоживают с помощью центрифуги и также складируют на площадке для биотермического обеззараживания (3). Осветленные стоки из отстойника и фугат с центрифуг направляют в карантинные емкости для выдержки в течение недели.

После этого стоки поступают в цепь биологической очистки, состоящую из каскада прудов разного назначения (табл. 2).

В пруде-накопителе (7) осветленные стоки выдерживаются независимо от времени года; здесь осуществляется анаэробное сбраживание органических веществ стоков микроорганизмами. Из пруда-накопителя частично минерализованные стоки поступают в водорослевый пруд (8), который обеспечивает утилизацию фитопланктоном биогенных элементов органического вещества. За счет фотосинтетической реаэрекции происходит обогащение стоков кислородом, что приводит к распаду органического вещества, освобождению биогенных элементов и накоплению планктонных водорослей.

В рачковом пруду (9) из-за наличия богатого питательного субстрата происходит массовое развитие ветвистоусых и веслоногих рачков, червей и личинок насекомых. Далее из рачкового пруда стоки, содержащие зообиомассу и биомассу фитопланктона, поступают в рыбоводный пруд (10), обеспечивающий благоприятные условия для развития сеголеток карпа. Очищенные в рыболовно-биологических прудах стоки поступают в пруд очищенной воды (11), вода из которых используется для орошения полей. Но и такая система не обеспечивает полного освобождения от патогенных микроорганизмов.

Чтобы снизить зловоние в зоне рыбоперерабатывающего комплекса и создать более благоприятные условия для обслуживающего в Голландии была разработана система комбинации анаэробных и окислительных каналов. 

При этом окислительные ямы размещали под производственными помещениями помещениями (а иногда для предохранения их от воздействия низких температур и в самом помещении). Эти ямы перед началом эксплуатации заполняются водой до определенной глубины и постоянно аэрируют с помощью вентиляционной установки. Это заставляет содержимое ямы быть в постоянном движении, что приводит к образованию пены. Чтобы не допустить протекания анаэробного процесса с образованием гнилостных газов и сероводорода аэрацию необходимо поддерживать в течение всего времени обработки. Конструктивное выполнение окислительных каналов и ям разнообразно.

Окислительные каналы конструкции ВНИИМЖ наиболее компактны и состоят из двух ступеней циркуляции. Это два замкнутых канала, расположенные один внутри другого и имеют глубину до 1,5 м. Поперечное сечение канала — трапеция с верхним основанием 5,5 м и нижним — 3 м. В центральной продольной части каждого канала установлено по два роторных аэратора: вращающийся ротор первого аэратора захватывает лопастями воздух и подает его в жидкость, а второй, прогоняя по каналу жидкость, перемешивает ее с этим воздухом. 

Сточные воды одновременно подается во внутренний канал, перемешивается с воздухом и находящимся в канале активным илом. В результате за время движения по каналу СВ обрабатывается илом и после этого удаляется из верхних слоев самотеком или насосом.



2. Международная стандартизация в области экологического менеджмента



B 1995 г. Европейским Союзом был принят пакет документов по экологическому менеджменту и экологическому аудированию, открывший новую серию стандартов ISO 14000 при сохранении преемственности с применявшимися ранее сериями. На базе стандартов ISO 14000 в 1998 г. утверждены государственные стандарты России по экологическому менеджменту и эко-аудиту (ГОСТ Р ISO 14001-98; 14010-98; 14011-98; 14012-98). 

В работе [3] отмечается, что наряду с этим эффективность управления в области охраны окружающей среды зависит не только от разработки соответствующего законодательства и его соблюдения, но и от управленческих решений руководства предприятий, предусматривающих установление ответственности работников, повышение их квалификации и активное участие в экологической деятельности предприятия, постоянный контроль, корректировку и совершенствование деятельности предприятия в области охраны окружающей среды. Такой подход к экологическому управлению соответствует стандарту ГОСТ Р ISO 14001, который устанавливает требования к созданию систем экологического менеджмента. 

Переход на систему экологического менеджмента с последующей сертификацией по стандарту ГОСТ Р ISO 14001 представляет реальный путь улучшения не только экологического, но и экономического состояния предприятий. 

Вместе с тем в нашей стране практически не получил развитие экологический аудит предприятий. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» определяет лишь понятие экологический аудит. Из-за несовершенства нормативно-правовой базы, недостаточной государственной поддержки система экологического аудирования не реализуется в настоящее время ни в Российской Федерации в целом,  ни в ее субъектах, хотя Госстандартом России утверждены требования к системам управления окружающей средой на предприятиях (ГОСТ Р ISO 14001) еще в 1998 году. Достаточно сказать, что соответствующие сертификаты в России имеют лишь около 30 предприятий.

В настоящее время на российском рынке действуют преимущественно зарубежные сертифицированные фирмы. Их деятельность не только снижает конкурентно способность российских сертификационных фирм, не имеющих финансовых возможностей проводить широкомасштабные рекламные кампании и обучение специалистов за рубежом (в отличие от зарубежных фирм, поддерживаемых различными программами технической помощи), но и создает угрозу национальной безопасности, поскольку сертифицированные процессы предусматривают рассмотрение всего жизненного цикла продукции – от источника сырья до выхода готовой продукции на рынок.

 Если не изменить эту ситуацию сейчас, в дальнейшем иностранные компании будут укрепляться и по многим направлениям, так как в международной практике на основе стандартов ISO началась интеграция практически всех подсистем управления предприятием: управления качеством,  окружающей средой, безопасностью, персоналом, финансами, информацией. 	Между тем международный опыт свидетельствует об экологической эффективности добровольных методов совершенствования систем управления окружающей средой в организациях.

 Развитие сертификации этих систем на соответствие требованиям стандарта ГОСТ Р ISO 14001 на российских предприятиях должно внести значительный вклад в комплексное решение экологических проблем, накопившихся в настоящее время на территории Российской Федерации. Такая сертификация особенно актуальна для российских предприятий-экспортеров, учитывая перспективы вступления России в ВТО, а также декларацию Европейского Союза о намерениях допускать на рынок стран-членов ЕС только компании, сертифицированные по ГОСТ Р ISO 14000.

Для консолидации сил в решении данной проблемы необходима разработка национального плана действий, основой которого должно явиться развитие нормативной правовой базы по обеспечению внедрения систем управления окружающей средой на хозяйствующих субъектах. 

В настоящее время действуют три группы стандартов и нормативных документов, направленных на внедрение основных принципов экологического менеджмента. 

Первую группу образуют показатели критического уровня воздействия на человека и природные комплексы, выход за пределы которых по своим медико-биологическим (гигиеническим), социально-экономическим и экологическим последствиям современная наука считает абсолютно недопустимым.

Вторую группу природоохранных нормативов образуют показатели, определяющие порядок зонирования различных региональных образований.

Третья группа охватывает нормативы качества окружающей природной среды. 

Четвертую группу образуют так называемые эмиссионные нормативы — нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС) вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и др. биологических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, воды и почвы.

Пятой разновидностью нормативов являются показатели, в которых фиксируются экологические требования к продукции. При этом данные нормативы (как и все предыдущие) устанавливаются с учетом системных требований к экологической безопасности. [3]. 


Заключение



В предлагаемом реферате рассмотрен один из самых широко применяемых методов очистки сточных вод – биологический на примере рыбоперерабатывающего комбината, а также вопросы международной стандартизации в области экологического менеджмента.

Введение системы единых международных экологических стандартов позволяет создание правовой базы, которая стимулировала бы компании осуществлять наилучший из возможных выбор системы природопользования и применять наилучшую из возможных технологий.




Литература



1. Правила охраны поверхностных вод (Основные положения). М., 1991.

2. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды».

3. Решение  конференции «Проблемы нормативно-правового обеспечения внедрения современных систем экологического управления на предприятиях» Совет Федерации Федерального Собрания Российской Федерации; 29 января 2004 года (По материалам ИНТЕРНЕТ).Н.В.Пахомова, К.К.Рихтер. Экономика природопользования и экологический менеджмент: Учебник вузов. — СПб.: Издательство С.-Петербургского ун-та, 1999.— 488 с.