Самоочищение природного водоема

38. Самоочищение природного водоема при загрязнении его сточными водами – это восстановление природных свойств воды в реках и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате

1) нейтрализации кислот и щелочей, содержащихся в сточной воде, за счет естественной буферности водоема (что такое буферный раствор и буферность водоема?),

2) образования и оседания на дно малорастворимых веществ (приведите пример),

3) адсорбции растворенных в воде загрязняющих веществ на оседающих на дно взвешенных частицах суспензий (пример),

4) гидролиза (пример),

5) химического и биологического окисления (пример).

39. Биологическая очистка воды в природе и в технических устройствах основана на способности микроорганизмов разлагать (минерализовать) большинство органических соединений до N₂, СО₂, Н₂О.

40. С помощью графиков изобразите, как вниз по течению реки от места непрерывного и равномерного сброса сточных вод с органическими загрязнениями меняются концентрации кислорода, БПК, ионов аммония, нитрат-ионов, бактерий, водорослей,

Самоочищение реки от органических загрязнений

Непрерывный сброс

сточных вод, содержащих

органические вещества

Зона Зона резкого Зона актив- Зона Зона

чистой ухудшения ного распада восстанов- чистой воды

реки до качества органических ления чистой

сброса воды. веществ. Воды.

Анаэробный

распад

донных

отложений,

дурной запах,

рыбы дохнут

расстояние по течению реки

суммарная кривая

С(О₂) кислородного режима

в водоеме

Уменьшение

конц. О₂ реаэрация

без учета

реаэрации

БПК Аммонийный азот об-

БПК(t) = БПК(0) ∙10 ^-kt разуется прибиохим.

разложении белков.

продукт анаэробного Затем биологически разложения органикипревращается в .

усваивается

растениями.

Бактерии, Бактерии и грибы. Они разлагают орг. в-ва, уменьшая БПК и увеличивая водоросли количество

Водоросли. Их количество

увеличивается, т.к. в воде много

питательных веществ – продук-

тов разложения органики.

Подавляется фотосинтез

(вода мутная)

Биологическая очистка сточных вод в технических устройствах

41. Биологическую очистку сточных вод осуществляют в технических устройствах: 1) на полях фильтрации, 2) на полях орошения, 3) в биофильтрах, 4) в аэротенках.

42. Процесс самоочищения водоема от неконсервативного загрязняющего вещества Х за счет его химического и биологического окисления описывается кинетическим уравнением 1- го порядка:

dC(Х)/dt = - k ∙C(Х),

где k – константа скорости химической (биохимической) реакции.

Решением этого уравнения является функция

С = С_о ехр(- k t).

Таким же уравнением описывается биологическая очистка воды в технических устройствах.

При увеличении температуры (в разумных пределах) величина константы скорости k увеличивается. Для рек с температурой воды около 20^оС константа скорости приблизительно равна 0.1 1/сут. В аэротенках и биофильтрах она значительно больше из-за большей концентрации микроорганизмов и кислорода.

43. На рис.43.1 представлена схема биологического фильтра с принудительной подачей воздуха. Исходная сточная вода по трубопроводу 3 поступает в фильтр 2 и через водораспределительное устройство 4 равномерно разбрызгивается по площади фильтра. При разбрызгивании сточная вода поглощает часть кислорода воздуха. В процессе фильтрации через загрузку 5, в качестве которой используется шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и т.п., на загрузочном материале образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой поглощают органические вещества. Интенсивность окисления органических примесей в пленке существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха через трубу 1 и опорную решетку 6 в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенная от органических примесей вода выводится из фильтра через трубу 7. Необходимый объем V фильтровального материала определяется по формуле V = (БПК_исх – БПК_кон) L/q , где L – объемный расход сточной воды, q – количество кислорода, поступающее в сточную воду в единицу времени с 1 м³ фильтрующей загрузки.

Рис.43.1. Схема биологического фильтра для очистки сточных вод от органических загрязнений.

44. Чем принципиально отличается процесс очистки сточной воды от органических загрязнений в аэротенке и в биофильтре?

В аэротенке очистку воды на всех ее стадиях осуществляет один и тот - же набор организмов. В биофильтре на разной глубине насыпного слоя работают специализированные организмы, приспособленные к существованию в воде разной степени загрязненности. Процесс, протекающий в биофильтре, более экономичен.

45. Внизу приведен аэрофотоснимок биологических очистных сточных вод г. Москвы. Слева видны прямоугольные емкости аэротенков, в которых с помощью активного ила и интенсивной аэрации сточная вода очищается от органических загрязнений. Справа видны цилиндрические отстойники, в которых из сточной воды удаляются взвешенные частицы. Далее после обработки хлором для уничтожения болезнетворной микрофлоры сточная вода сбрасывается в протекающую рядом реку.