2.2.1. Деструктивные методы очистки дренажных вод полигонов ТБО

Биохимические методы очистки дренажных вод полигонов ТБО Как правило, технологические схемы очистки фильтрата основываются на применении преимущественно методов биохимической деструкции органических веществ в сочетании с физико-химическими процессами - коагуляции-флотации, жидкофазного окисления, фильтрации, ультрафильтрации, адсорбции, обратного осмоса, концентрированного выпаривания в различных комбинациях [75].

Сточные воды, содержащие взвешенные и коллоидные примеси, подвергают механической, коагуляционной или флотационной очистке. В последние годы активно применяются технологии на основе обратного осмоса (мембранные методы).

Фильтрат с органическими примесями, как правило, очищают с помощью биохимических методов, а также (в зависимости от концентраций присутствующих компонентов) применяют аэробную или анаэробную очистку. Для доочистки зачастую используют адсорбционные методы (в качестве загрузки выступает активный уголь и др. сорбенты). Обеззараживание воды осуществляется хлорированием, озонированием или ультрафиолетовым облучением [51, 66].

Для очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, магния, кальция используют осадительные, ионообменные или мембранные методы.

Таким образом, наиболее распространенными методами очистки фильтра­ционных вод являются биохимические - аэробные и анаэробные. Но, как правило, их используют после предварительной механической очистки.

Аппаратурным оформлением аэробной очистки могут являться аэротенки, биофильтры, аэрационные пруды (биопруды). Аэробные способы очистки приме­нимы, в большей степени, для сравнительно низкоконцентрированного фильтрата.

Анаэробные методы больше применимы для «молодого фильтрата», образующегося на эксплуатационном цикле полигона ТБО и имеющего качественные показатели, приведенные в разделе 1.

При очистке фильтрата анаэробными методами обеспечивается снижение БПК на 65-80% с уменьшением содержания алюминия, бария, кадмия, никеля и цинка более чем на 85%, железа на 80%, хрома, меди и свинца на 40-70%, кальция на 30%, магния, калия, натрия - на 10%.

Основными преимуществами анаэробной очистки перед аэробной могут быть выделены следующие:

- не требуется подача кислорода в обрабатываемую среду;

- значительно   уменьшаются   затраты   электроэнергии (немаловажный экономический аспект);

- увеличивается минерализация анаэробного осадка при удалении тяжелых металлов, что повышает ценность его как удобрения;

- практически не требуется осаждения анаэробного осадка;

- устраняются неприятные запахи;

- образуется меньшее количество осадка, что облегчает его утилизацию;

- снижается количество добавок для питания микрофлоры;

- снижаются площади и капитальные затраты на установки за счет уменьшения их размеров;

- быстрее погибают патогенные микроорганизмы, особенно в термофильном режиме.

Также следует отметить недостатки анаэробной очистки по сравнению с аэробной:

- необходимость   высоких   (более   300С)   температур   для достижения эффективной кинетики процесса;

- сложность работы в период пуска и необходимость строгого контроля протекания процесса;

- меньшая эффективность удаления тяжелых металлов;

-    необходимость дополнительной обработки для получения требуемой степени очистки.

Большинство установок анаэробной очистки работают в интервале темпера­тур 34-380С, что способствует развитию различных видов микроорганизмов. Для роста метаногенных бактерий требуется широкий спектр питательных веществ: углерод, фосфор, азот, сера, кальций, магний, калий и др.

Эффективность очистки обеспечивается регулярным контролем механиза процесса сбраживания и поддержанием основных параметров в установленных пределах. К основным контролируемым параметрам относят потребление жирных кислот, щелочность (3500-5000 мг/дм ) и рН (7-7,5).

Также применяется метод аэробной очистки, при котором в качестве аппаратурного оформления выступают аэротенки и биореакторы. В результате аэробной очистки происходит снижение БПК в среднем на 20%, БПК на 35%. Может возрасти минерализация, содержание хлоридов и сульфатов. Происходит улучшение органолептических свойств сточных вод.

Применение аэробных методов для очистки «старых» фильтратов возможно при проведении предварительной физико-химичексой и химической очистки., т.к они имеют высокое солесодержание, наличие хлорорганических соединений и оказывают инигибирующее действие на активный ил [12].

Т.к. зачастую имеют дело со смешанным фильтратом, то для очистки используют комбинацию аэробной и анаэробной очистки. Также крайне необходима доочистка фильтрата различными методами.

Озонирование при очистке дренажных сточных вод Озон применяется для обеззараживания, для устранения цветности, запахов и привкусов воды. Предварительное озонирование позволяет значительно повысить эффективность последующей биохимической очистки. Высокий окислительно-восстановительный потенциал озона обуславливает его активность к различным примесям сточных вод, в первую очередь микроорганизмам и патогенным элементам. Действие озона описывается двумя основными функциями: окисление иобеззараживание. Каталитическое воздействие озонирования состоит в усилении им окисляющей способности кислорода.

Согласно результатам исследований [12, 29.], что подтверждается графиками на рис. 2.9 - 2.10. (ряд 1 й ряд 2 й соответственно фильтрат №1 и №2) при озонировании дренажных вод цветность воды значительно снижается при достаточно низких дозах озона, но при этом ХПК возрастает. Т.к. озон оказывает непосредственное влияние на цитоплазму и ядро клетки можно предположить, что при воздействии озона (О3) на примеси, обуславливающие цветность воды, происходит деструкция макромолекулы, снижается ее молярная масса и в результате снижается цветность воды. Снижение молярной массы примесей способствует более полному их окислению бихроматом калия, что и приводит к повышению ХПК. Таким образом при дозе О3 300—Ю0мг/л происходит разрушение трудноокисляемых высокомолекулярных соединений, обеспечивая снижение ХПК на 80%-96,5%, цветность - на 90-93,5% .

При обработке воды большими дозами озона в очищенной воде несколько увеличивается концентрация нитрат-иона МЭ3 и снижается концентрация аммонийного азота в результате окисления ионов аммония до нитратов.

После озонирования в фильтрате не обнаруживается крезол, бензол, фенол и другие циклические и хлорсодержащие органические соединения.

В таблице 2.1. представлены данные, полученные швейцарскими и французскими учеными, касающиеся эффективности использования озона для разных типов фильтрата с различными дозами.

Таблица 2.1 - Эффективность использования озонирования

№п/п

Тип фильтрата

Исходное ХПК, мгО2/л

Доза О3, г/г ХПК

Снижение ХПК, %

1

Молодой

881

1,4

40

2

Биологический

1250

3,0

90

3

Стабилизированный

2300

1,5

89

4

Стабилизированный биологический

1400

1,5

63

Т. к. при выборе метода очистки, кроме технологической целесообразности немаловажную роль играет экономическая составляющая, следует отметить, что озонирование довольно дорогой метод и применение его должно быть четко обоснованным. Поэтому озонирование целесообразно применять:

- на стадии доочистки фильтрата, образующегося на ранних этапах (ацетогенная фаза - «молодой» фильтрат), для обеззараживания, улучшения органолептических показателей (запах, цветность), удаление труднораствори­мых соединений;

- В качестве предочистки «старого» фильтрата (метагенная фаза) небольшими дозами озона для улучшения органолептических показателей, а также подготовки фильтрата для последующей обработки [12, 102].