Вода Magazine - Разработка гидробиологической методики контроля состояния активного ила для определения токсичных веществ промышленного происхождения в сточных водах

Разработка гидробиологической методики контроля состояния активного ила для определения токсичных веществ промышленного происхождения в сточных водах

УДК 593.17: 574.64: 628.356.3

В лаборатории цеха нейтрализации и очистки промышленных сточных вод (НиОПСВ) АО «Воскресенские минеральные удобрения» в течение нескольких десятилетий проводились гидробиологические исследования биоценоза активного ила по ПНД Ф СБ 14.1.77496 «Методическое руководство по гидробиологическому и бактериологическому контролю процесса биологической очистки на сооружениях с аэротенками» при различных нагрузках, различных концентрациях растворенного кислорода в иловой смеси, различном значении водородного показателя, различных залповых сбросах промышленных стоков. В статье рассмотрены результаты исследований нескольких последних лет.

Ключевые слова: очистные сооружения, гидробиологические методы анализа, активный ил, токсичные вещества, экспресс-анализ.

Воскресенские очистные сооружения (цех НиОПСВ АО «Воскресенские минеральные удобрения») очищают сточные воды, поступающие от двух городов - Воскресенска и Егорьевска, - хозяйственно-бытового происхождения. Концентрация взвешенных веществ составляет 150-200 мг/дм3, БПКполн - не более 170 мг/дм3. Доля промышленных вод - не более 8-10%. Соотношение концентрации БПК5 к ХПК в основном не превышает 2,5. Объем сточных вод в пределах 65-75 тыс. м3/сут. с коэффициентом неравномерности 1,3.
Очистные сооружения выполнены по классической схеме биологической очистки с аэротенками. В состав технологической схемы входят механизированные решетки, горизонтальные песколовки, первичные радиальные отстойники диаметром 30 м, двухкоридорные аэротенки- вытеснители длиной 100 м, вторичные отстойники диаметром 30 м. Доочистка - на фильтрах-биореакторах с зернистой загрузкой, контактные резервуары для обеззараживания очищенных сточных вод гипохлоритом натрия. Образующийся осадок обеззараживается и используется для рекультивации промышленных полигонов.

Существующие двухкоридорные аэротенки-вытеснители работают в технологическом режиме продленной аэрации на «полное окисление» с нагрузкой 70-100 мг на грамм сухого вещества БПК в сутки, с нитрификацией и симультанной денитрификацией. При этом режиме основные технологические показатели имеют следующие значения:
- время аэрации - 9-12 часов;
- коэффициент рециркуляции ила - 0,8-1,0;
- концентрация растворенного кислорода - 4-6 мг/дм3;
- зольность - 35-40%;
- доза ила - 4-6 г/дм3;
- иловый индекс - 100-140 см3/г;
- электродный потенциал - 100- 300 мВ.

Достигнуты значения качества очистки после биологической очистки: БПКп - 3,0 мг/дм3, общий азот - 9,5 - 10,0 мг/дм3.

Для поддержания достигнутого качества очистки необходимо проводить постоянный контроль прохождения биохимических процессов в активном иле - иловой смеси, который является комплексом микроорганизмов, связанных между собой биологическими взаимоотношениями и законами химии (биологическими и химическими законами взаимодействия и взаимовлияния). Ярко выраженный биоценоз формируется в аэротенках с продленной аэрацией. Он отличается большим числом гидробионтов и их видовым составом.

Глубже познать процесс очистки в аэротенках позволяет метод гидробиологического анализа активного ила. Данный метод является самым оперативным способом контроля технологического процесса - он отражает реакцию микроорганизмов, составляющих иловую смесь, на изменение условий среды обитания. Изучение микроорганизмов хлопка иловой смеси позволяет быстро оценить качественный уровень биоценоза иловой смеси и определить неблагоприятные факторы, отрицательно влияющие на состояние биоценоза активного ила.

Метод обладает определенными недостатками:
- субъективностью оценки качества «хороших» и «плохих» микроорганизмов;
- сложностью определения всех видов микроорганизмов биоценоза;
- невозможностью определить зависимость изменения биоценоза активного ила от вида токсичного промышленного стока, поступающего на очистку.

При эксплуатации очистных сооружений с биологической очисткой в соответствии со всеми нормами технологического режима остается возможность нарушения качества очистки, которая мало зависит от эксплуатационного персонала. Данное нарушение качества очистки - результат нарушения структуры хлопков активного ила при поступлении со стоками токсичных для микроорганизмов активного ила промышленных сточных вод. Их количество и состав зависят от наличия тех или иных предприятий в городе от системы сбора сточных вод и от возможности контролировать состав сбросов от предприятий.

Даже регулярный контроль за стоками предприятий не устраняет возможности аварийных сбросов. Поступление токсичных веществ в составе промышленных сбросов приводит к нарушению структуры хлопков активного ила. Структура ила изменяется: в хлопках количественно преобладающими становятся нитчатые формы микроорганизмов, они вытесняют необходимые для хорошего осаждения ила в отстойниках флоккулирующие формы микроорганизмов, которые выделяют полисахаридный гель, способствующий слипанию хлопков при осаждении - разделении иловой смеси на ил и очищенную воду.

Кроме того, при развитии нитчатых ил становится рыхлее, осаждение в отстойниках проходит плохо, с очищенной водой выносится много неосевшего ила - качество очистки нарушается, часто значительно. Этот процесс характерен для всех очистных сооружений биологической очистки активным илом в аэротенках, так как поступление токсичных промышленных сбросов происходит во всех городах страны.

В таких условиях возникает острая необходимость в экспресс-методике, которая бы могла определять вид промышленного токсичного сброса в зависимости от структурных изменений активного ила, которые происходят в течение нескольких часов после поступления токсичных соединений.

Химические анализы не могут быть использованы по причине продолжительного времени, необходимого для их проведения, невозможности определения конкретного вида токсичного вещества из всех возможных, отсутствия изменений в химическом составе ила, которые могут произойти только через сутки и более.

Для определения промышленных сбросов гидробиологические анализы решили проводить по «Методическим рекомендациям по проведению гидробиологического контроля очистки сточных вод с активным илом», разработанной Капитоновой Г.В. на основании принципов биоэстимации (биологической оценки) с учетом метода биоиндикации.

Исследования проводились в течение трех последних лет. Пять дней в неделю осуществлялся гидробиологический анализ активного ила, микроскопирование с применением видеокамеры, фиксирование изображения состояния структуры активного ила, фиксирование изображения видового состава биоценоза, и нарушений морфологии микроорганизмов.

Одновременно выполнялись химические анализы на определение концентраций токсичных для микроорганизмов активного ила веществ. Анализ результатов проводился на основании следующих положений методик, подтвержденных многолетними исследованиями:
- микроорганизмы оперативно сигнализируют обо всех изменениях, происходящих в процессе очистки;
- сигнал о «неблагополучии» на очистных сооружениях они подают значительно раньше, чем изменяются данные гидрохимических анализов;
- при неблагоприятном воздействии сточных вод или нарушении технологического режима эксплуатации очистных сооружений качество очистки, регулируемое химическими анализами, может сохраняться удовлетворительным, а гидробиологическое обследование немедленно выявит разрушение хлопьев и изменения состава биоценоза и физиологического состояния организмов ила;
- время от начала воздействия факторов, вызывающих нарушение процесса очистки, и до отклика гидробионтов составляет 1-2 периода аэрации, а между выявлением воздействия и ухудшением гидрохимических показателей может пройти от 2 до12 суток;
- поступлению различных видов промышленных токсикантов соответствуют численные изменения различных биоэстимационных групп микроорганизмов биоценоза активного ила или индикационных видов.

При анализе результатов наблюдений определены закономерности изменения видового состава ценоза активного ила, морфологии микроорганизмов от воздействия поступающих токсичных веществ. Из типичных изменений ценоза, зафиксированных при помощи видеокамеры, был составлен альбом для экспресс-определения причин нарушений ценоза активного ила. Изменения ценоза ила происходят в течение 2-5 часов после поступления токсичного вещества в аэротенк. Определение его гидробиологическим методом возможно уже через час после отбора проб, поэтому такой метод можно назвать экспресс-методом за его простоту и короткое время на определение причин нарушений.

Поступление трудноокисляемых органических веществ концентрацией свыше 400-600 мг/дм3 приводит к появлению большого количества мелких раковинных амеб в течение 2-3 часов с начала поступления. При поступлении этих веществ в течение более 2-3 периодов аэрации наблюдается рост числа мелких жгутиковых по причине дефлюкации хлопков активного ила.

Поступление азота аммонийного концентрацией выше 60-70 мг/дм3 приводит к росту числа нитчатых форм микроорганизмов - актиномицетов. Иловый индекс повышается до 160-180 мл/г. При низкой нагрузке по ХПК продолжается процесс нитрификации и симультанной денитрификации, образование пузырьков азота при этом приводит к всплыванию части актиномицетов на поверхности аэротенков в виде серой легкой пены. В аэротенке происходит вспенивание по причине развития актиномицетов рода Microthrix.

Появление планктонных амеб громий говорит о поступлении нефтепродуктов концентрацией более 5-8 мг/дм3, при концентрации нефтепродуктов более 15-20 мг/дм3 громии в большом количестве присутствуют в иле.

Методика позволяет определить состав сброса и в сложных случаях, когда промышленный сброс содержит несколько токсичных веществ.

В отдельных случаях для определения вида токсиканта целесообразно использовать морфологические изменения у индикаторных видов микроорганизмов. Наиболее показателен класс инфузорий. Например, при благоприятных условиях в активном иле наблюдается большое количество прикрепленных колониальных инфузорий всех видов с раскрытыми перистомами и по численности больше численности всех видов свободноплавающих инфузорий.

При поступлении трудноокисляемых промстоков не только значительно возрастает число мелких раковинных бентосных амеб, но и цистируются зооиды колониальных инфузорий. В биоценозе доминирующими становятся свободноплавающие виды инфузорий.

При одновременном поступлении трудноокисляемых соединений и азота аммонийного в концентрации выше 40-50 мг/л перед цистированием происходит деформация зооидов прикрепленных инфузорий.

В результате накопления данных о биоценозе активного ила и состава поступающих стоков в течение трех лет и анализа этих данных:
- разработана методика экспресс-анализа для определения вида токсического вещества промышленного происхождения в составе поступающих на очистку стоков на основе гидробиологических методов анализа;
- статистическими методами анализа определены пороговые значения численности биоэстимационных групп микроорганизмов и индикационных видов для каждого токсиканта;
- составлена форма журнала для фиксирования результатов гидробиологических наблюдений - данных, необходимых для анализа и заключения о составе поступающих токсикантов;
- составлен электронный атлас микроорганизмов с характерными изображениями видов микроорганизмов, встречающихся в биоценозе активного ила, с характерными изображениями структурных нарушений хлопков активного ила, изображениями морфологических нарушений активного ила в зависимости от состава поступающих на очистку токсикантов;
- определено время, за которое после поступления токсиканта происходит нарушение структуры хлопка ила или морфологии микроорганизма;
- определено время, которое необходимо биоценозу для восстановления структуры хлопка и морфологии микроорганизма после прекращения токсичного сброса с применением рекультивационных мер и без их применения;
- выполнена таблица определения вида поступающего токсиканта, определения нарушения технологического параметра в зависимости от результатов гидробиологических наблюдений с указанием рекультивационных мероприятий для активного ила, в том числе и от концентрации токсиканта и продолжительности его поступления.

Литература:
1. Гюнтер Л.И., Беляева М.А., Юдина Л.Ф. Влияние технологических параметров работы аэротенков на формирование биоценозов и биохимические характеристики активного ила. Известия ЖК Академии. Москва, 1976.
2. Методические рекомендации по проведению гидробиологического контроля очистки сточных вод с активным илом / Капитонова Г.В. - М.: 2012.
3. ПНД Ф СБ 14.1.77-96. Методическое руководство по гидробиологическому и бактериологическому контролю процесса биологической очистки на сооружениях с аэротенками / Жмур Н.С. - М.: ООО «Акварос». 1996.

 

The development of hydro-biological methods of monitoring the status of active sludge for the determination of toxic substances of industrial origin in entering on the biological treatment of waste waters

In the laboratory of the shop of neutralization and industrial wastewater treatment (Niesv) JSC «Voskresensk mineral fertilizers» for several decades was carried out hydrobiological studies of biocenosis of active silt in HDPE f SB 14.1.77496 «Methodical guidance for hydrobiological and bacteriological control of the biological treatment process at the facilities with aeration» under various loads, various concentrations of dissolved oxygen in the sludge mixture, different pH value, different volley discharges of industrial effluents. In the article the results of researches of the last few years.

Keywords: sewage treatment plant, the hydrobiological analysis methods, activated sludge, toxic substances, rapid analysis.

Smirnov Vsevolod Borisovich, Ph. D (Eng), ecologist, engineer, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.;

Shevchenko Nataliya Petrоvna, engineer-bacteriologist.

Shop for the neutralization and treatment of industrial wastewater, JSC «Voskresensk mineral fertilizers». 140200, Russia, Voskresensk, Moscow region, Zavodskaya street, 1.

 

Журнал «Вода Magazine», №11 (123), 2017 г.

 

 

Просмотров: 3219
Новости
От первого лица
Генеральный директор ГК "Элма-Астерион" Анастасия Григорьева:
«Самодостаточность России в оборудовании для ВКХ может быть реализована при наличии полной цепочки производства»
ГК «Элма-Астерион» является заметным игроком на рынке насосного и перемешивающего оборудования для работы с коррозионно-активными жидкостями, включая очистку сточных вод. Причем компания -...
Компании
19.03.2024
ГУП «Белоблводоканал» проведет в 2024 году капитальный ремонт водовода в Прохоровском районе
ГУП «Белоблводоканал» выполнит в 2024 году в Прохоровском районе капитальный ремонт первой и...
19.03.2024
В АО «Мосводоканал» в 2023 году проверили с помощью теледиагностики более 1100 км сетей водоснабжения и канализации
В АО «Мосводоканал» в 2023 году с помощью теледиагностики проверили 438,7 км водопроводных и 726,1...
18.03.2024
Компания «Полипластик» продала 25% акций «Газпромбанку»
Компания «Полипластик» продала 25% акций «Газпромбанку» и передала банку 65% акций в залог по...
Проекты
Новые статьи
Выставки/Конференции