Штучна аерація дозволяє значно інтенсифікувати процеси біохімічної очистки стічних вод, збільшити глибину ставка до 3-4 м, що стабілізує процес і дозволяє зробити біопрудах значно компактніше.
Біологічні ставки являють собою дрібні котловани глибиною від 0,5-1 м при природному аерації і до 3-4,5 м (в залежності від характеристики аеруючими пристрою) при штучної. Розташовують їх на нефільтруючих або слабофільтрующіх грунтах.
Як правило, біологічні ставки мають прямокутну форму і витягнуті по ходу руху води, при застосуванні самохідних механічних аераторів можуть бути круглими. Співвідношення довжини до ширини в біологічних ставках з природним аерацією має бути 1:15, при штучної - 1: 3. Щоб уникнути утворення застійних зон стічну воду в біологічні ставки подають розосереджено.
Напрямок руху стічної рідини в біологічних ставках має бути перпендикулярно напрямку пануючих вітрів.
У ставки для глибокого очищення допускається направляти стічну воду з БПКполн не більше 25 мг / л - для ставків з природною аерацією і не більше 50 мг / л - для ставків зі штучною аерацією.
За характером протікають в біологічному ставку процесів вони поділяються на три основних види: аеробні, факультативні та анаеробні.
Аеробні біологічні ставки містять кисень по всій глибині води, яка становить зазвичай 0,3 - 0,45 м, що досягається за рахунок реаераціі і процесів фотосинтезу.
Факультативні біологічні ставки, що мають глибину від 1,2 до 2,5 м, найбільш часто застосовуються для глибокого очищення стічних вод. Також ці ставки називають аеробно-анаеробними. У верхніх шарах розвиваються аеробні культури, в придонних - факультативні аероби і анаероби, здатні здійснювати процеси метанового бродіння.
Насичення води киснем відбувається за рахунок процесів фотосинтезу, здійснюваного водоростями. У ставках також в тій чи іншій мірі представлена мікро- і макрофауни: найпростіші черв'яки, коловертки, комахи та ін.
Анаеробні біологічні ставки працюють з дуже високими навантаженнями по органічним забрудненням. Основні біохімічні процеси, що протікають в них, - освіту кислот і метанове бродіння.
Останнім часом широкого поширення набули біологічні ставки з вищою водною рослинністю (ВВР). У таких ставках за певною схемою висаджують такі водні культури, як очерет, очерет, рогіз, телорез і ін. Рослини інтенсифікують процес очищення, видаляють біогенні елементи, активно використовуючи їх у своєму харчуванні, вилучають з води і акумулюють важкі метали, радіоактивні ізотопи і інші специфічні забруднення. Кошти, виділені ВВР фітонциди сприяють знезараженню води. Культивування ВВР краще, ніж використання для вилучення біогенних елементів і інших забруднень одноклітинних і дрібних водоростей. Це пояснюється тим, що ВВР дуже швидко розвивається, отже, споживає велику кількість поживних речовин, вилучаючи їх з води. Разом з тим, ВВР легше видалити з біопрудах, ніж дрібні водорості, що запобігає вторинне забруднення водойми, обумовлене розкладанням відмерлої рослинної біомаси.
У стоці, що виходить після біологічних ставків, загальне зниження концентрації забруднень по БПКполн може досягати 60-98%, а по зважених речовинах 90-98%.
Біологічні ставки вимагають створення широких санітарно-захисних зон (200 м).
Особливістю біохімічного окислення органічних речовин у воді є супутній йому процес нитри-ції, що спотворює характер споживання кисню
Нітріфікація- процес біологічного перетворення відновлених сполук азоту в окислені неорганічні за схемою:
Мал. 3. Зміна характеру споживання кисню при нітрифікації.
Нітрифікація протікає під впливом особливих ніт-ріфіцірующіх бактерій - Nitrozomonas, Nitrobacter і ін. Ці бактерії забезпечують окислення азотовмісних соеди-нений, які зазвичай присутні в забруднених природ-них і деяких стічних водах, і тим самим сприяють перетворенню азоту спочатку з аммонийной в нітритну, а за-тим і нітратну форми.
Процес нітрифікації відбувається і при інкубації проби в кисневих склянках. Кількість кисню, по-йшло на нітрифікацію, може в кілька разів перевищувати кількість кисню, необхідне для біохімічного окислюванню ня органічних вуглецевмісних сполук. Початок нітрифікації можна зафіксувати по мінімуму на графіку добових приростів БПК за період інкубації. Нітріфіка-ція починається приблизно на 7-у добу інкубації (див. Рис. 9), тому при визначенні БПК за 10 і більше доби необхідно вводити в пробу спеціальні речовини - Інги-бітори, що пригнічують життєдіяльність нитрифицирующих-чих бактерій, але не впливають на звичайну мікрофлору (тобто на бактерії - окислювачі органічних сполук). У ка-честве інгібітора застосовують тіомочевину (тіокарбамід), який вводять в пробу або в розбавляючих воду в кон-центрації 0,5 мг / мл.
Для дослідження різних промислових стічних вод, які важко піддаються біохімічному окислюванню, використовуваний метод може застосовуватися в варіанті оп-ределенном «повного» БПК (БПКполн.).
У поверхневих водах величина БСК5 коливається в межах від 0,5 до 5,0 мг / л; вона схильна до сезонних і суточ-ним змінам, які, в основному, залежать від зміни температури і від фізіологічної і біохімічної активно-сті мікроорганізмів. Досить значні зміни БСК5 природних водойм при забрудненні стічними водами.
Норматив на БПКполн. не повинен перевищувати: для водойм господарсько-питного водокористування - 3 мг / л для водойм культурно побутового водокористування - 6 мг / л. З-відповідально можна оцінити гранично-допустимі значення БСК5 для тих же водойм, рівні приблизно 2 мг / л і 4 мг / л.
Денітріфікація- мікробіологічний процес відновлення окислених соеди-нений азоту (нітратів, нітритів) до газоподібних азотистих продуктів (зазвичай до N2):
Денітрифікація відбувається в результаті життєдіяльності бактерій, факультативних анаеробів, ис-який користується під час відсутності кисню нітрати і нітрити як окислювачі (ана-еробное дихання). Процес пов'язаний з окисленням органічних речовин і каталізує-ється особливими ферментами. В ході денітрифікації азот видаляється з грунту і води у вигляді газоподібного N2, що надходить в атмосферу.
Процес денітрифікації активно протікає у вологих, погано аерованих або зате-пляемих грунтах, евтотрофних водоймах, при рН 7-8, достатній кількості нітратів і легкодоступного органічної речовини. Денітрифікацію вважають головною причи-ною втрат азоту в землеробстві - добрива можуть втрачати в результаті денітріфі-кации до 50% зв'язаного азоту. Хоча процеси денітрифікації здійснюються мік-роорганізмамі не з метою отримання азоту, але саме вони «замикають» круговорот азоту в екосистемі, повертаючи газоподібний N2 в атмосферу.
Денітрифікація - процес, зворотний перетворенню амонію в нітрити і далі - в нітрати. Різниця полягає в тому, що нітрифікація - процес окислювальний, який протікає в присутності кисню. Такі процеси ще називають аеробними. Процес денітрифікації, навпаки, є анаеробним, тобто протікає без доступу кисню. При цьому відбувається послідовне відновлення нітратів в нітрити, потім в оксид азоту, оксид азоту і, нарешті, азот.
По суті, процес денітрифікації завершує повний цикл кругообігу азоту в водоймі. Весь азот, який надійшов видаляється в атмосферу.
Нескладний на перший погляд процес в акваріумі може стати зовсім непростим і важко контрольованим. Справа в тому, що процес відновлення протікає при безпосередній участі факультативних анаеробних бактерій Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Denitrobacillus. На відміну від нітрифікації, для успішної реалізації якої потрібні бактерії Nitrosomonas і Nitrobacter, вода, що містить амоній або нітрити, і кисень, денітрифікація - досить енергоємний процес.
Кругообіг азоту в даний час піддається сильному воздейст-вию з боку людини. До значних змін в циклі азоту призводять процеси:
- масове виробництво азот-них добрив і їх використання призводить до надмірного накопичення нітратів;
- подавши-ня діяльності мікроорганізмів в результаті забруднення ґрунту від-ходами промисловості призводить до зниження швидкості перетворення аміаку в нітрати;
- азот, що надходить на поля як добрива, втрачається через від-відчуження врожаю, вилуговування і денітрифікації, відбувається накопичення амонійних добрив в грунті;
- в результаті промислової фіксації молекулярного азоту з атмосфери з метою виробництва азотних добрив різко порушується природне азотне рівновагу.
Однак ці процеси носять локальний характер. Набагато більше значення має надходження оксидів азоту в атмосферу при спалюванні палива на ТЕЦ, транспорті, заводах, особливо в промислових районах. Під впливом випромінювання в атмосфері відбуваються реакції вугле-відрядив з оксидами азоту з утворенням високотоксичних і канцер-генних сполук.
Ще в містах стародавнього Єгипту, Греції та Риму існували каналізаційні системи, за якими відходи життєдіяльності людей і тварин транспортувалися в водойми - річки, озера і моря. У Стародавньому Римі перед скиданням в Тибр каналізаційні стоки накопичувалися і витримувалися в накопичувальному ставку-відстійнику-клоака (cloaca maxima). В середні віки цей досвід був в значній мірі забутий, потім, екскременти людей і тварин, виливалися на міські вулиці і віддалялися епізодично. Це було причиною забруднення і зараження джерел питної води і приводило до виникнення епідемій холери, тифу, амебної дизентерії та ін. На початку 19 століття в Англії був винайдений туалет з водяним змивом (water closet, WC). Виникла очевидна необхідність в обробці стічних вод та запобігання їх попадання в джерела питної води. Стічні води збирали і витримували у великих ємностях, осад використовували в якості добрив. На початку двадцятого століття були розроблені інтенсивні системи очищення побутових стічних вод, включаючи поля зрошення, де вода очищалася, фільтруючи через грунт, струменеві фільтри з щебеневої і піщаної завантаженням, а також резервуари з примусовою аерацією - аеротенки. Останні є основним вузлом сучасних станцій аеробного очищення міських стічних вод.
Список використаної літератури
1. Васильєв Г.В. Ласків Ю.М. «Водне господарство і очистка стічних вод підприємств текстильної промисловості». М. Легка індустрія, 1976.
4. Трочешніков Н.С. Родіонов А.І. Кельце І.В. «Техніка захисту навколишнього середовища» Навчальний посібник для ВНЗ. - М. Хімія, 1981.
5. Юр'єв Б.Т. «Очищення стічних вод малих об'єктів». Рига, Авотс, 1983.