Пречиствателни станции за битови отпадни води

Нови технически решения в областта и методи за бързо изчисляване броя на осветителите

Както сме споменавали в предишни броеве на сп. Технологичен дом, стандартизационната рамка в областта на осветлението на работното място се формира от БДС EN 12464:2004 “Светлина и осветление. Осветление на работни места”. Стандартът въвежда комплекс от фактори, влияещи върху осветителната уредба, които трябва да бъдат предвидени в процеса на проектиране, нормите на осветеността на работното място и техните препоръчителни стойности. Разглеждали сме и видовете осветителни тела, подходящи за инсталация в офисни помещения, както и основните принципи на проектиране. Специално внимание бе отделено и на възможностите за управление на осветлението, в зависимост от слънчевото греене, и на стандарта за цифрово управление на осветителни системи DALI.

В настоящата статия продължаваме темата за офисното осветление с представяне на новите технически решения в областта. Сред разгледаните аспекти на темата са биодинамичното осветление, методите за бързо изчисляване броя на осветителите, дефиниране на зоната около работното място и яркостта на необходимото осветление, както и критичният ъгъл на отражение на светлината.

Степен на замърсеност на отпадните води
За да се проектира коректно една пречиствателна станция за битови отпадни води, е необходимо да се установи качеството на водите. За тази цел се използват различни физични, химични, биологични и бактериологични методи. Обикновено степента на замърсяване на отпадните води се изразява с концентрацията на замърсяващите ги вещества. Тя представлява отношение между масата и обема на веществата. Основните показатели, които се използват за определяне степента на замърсеност на отпадните води от битови обекти, са:
Общ сух остатък. Чрез определянето му се получава цялостна картина за замърсеността. Обикновено тя се пресмята като отношение на масата на сухия остатък към обема на водната проба. Измерва се в g/m3 или mg/dm3. В общия сух остатък се съдържат минерални вещества, които обикновено се изразяват в проценти спрямо масата на сухия остатък. Мярка за количеството на съдържащите се минерални вещества в общия сух остатък е т.нар. накален остатък. Той се получава чрез накаляване на сухия остатък в муфелна пещ, при температура +600 °С, до постоянна маса. Разликата в масите на сухия и накаления остатък на дадена проба се дефинира като накалена загуба.
Неразтворени вещества. Намиращите се в отпадните води неразтворени вещества обикновено са с диаметър по-голям или равен на 10-4 mm и се намират в грубо и фино диспергирано състояние. Те са във вид на суспензии, емулсии и пяна. В зависимост от плътността на частиците, суспендираните вещества се утаяват, изплуват върху повърхността на водата или остават в плаващо състояние.

БПК и ХПК на отпадните води
Биохимична потребност от кислород (БПК) и химична потребност от кислород (ХПК). Като дефиниция БПК представлява онова количество кислород, което е необходимо за протичане на биохимичното окисление на органичните вещества в разтворено колоидно и суспендирано състояние, за определен интервал от време. Тъй като чрез БПК не може да се отчете общата маса на органичните вещества, съдържащи се във водата, за да се получи по-точна и по-пълна оценка на качеството органични вещества, е необходимо да се определи ХПК. Например БПК не отчита органичното вещество, което се използва за синтез и прираст на нови бактерии. ХПК се дефинира като количество кислород под чиста или свързана форма, което е необходимо да се внесе в отпадните води с цел протичане на пълно окисляване на всички органични вещества, съдържащи се във водата.
ХПК и БПК представляват международно признат показател за оценка на замърсеността на отпадните води. Като правило - химичната потребност от кислород е по-висока от биохимичната. Разликата се дължи на наличието на примеси във водата, неокисляващи се по биохимичен път, и на количеството органични вещества, които се изразходват за изграждане на клетките на микроорганизмите.
За битовите отпадни води БПК и ХПК могат да се приемат за приблизително равни, тъй като при пречистването им кислородът се консумира основно от микроорганизми. Обикновено за битовите отпадни води БПК се равнява на 85 - 90% от ХПК или средно БПК = 0.86.ХПК. Съотношението между БПК и ХПК се използва като показател за възприемане или отхвърляне на даден метод за пречистване на отпадните води. Например при съотношение БПК/ХПК > 0,5 се приема биологично пречистване на отпадните води. Ако обаче стойността на съотношението е по-ниска от 0,5, прилагането на този метод се смята за нецелесъобразно.
На основата на тези показатели се подбират най-целесъобразните в конкретния случай методи и съоръжения за постигане на желания пречиствателен ефект. Счита се, че най-рационален е подходът, базиран на разработването на няколко варианта и последващото им сравняване на базата на комплекс от технико-икономически показатели. Те се съобразяват със санитарно-хигиенните и екологичните изисквания. Препоръчително е да се проучат възможностите за вторично използване на пречистените води и стабилизираните утайки.

Етапи на пречистване
За да не се допусне вредните вещества, съдържащи се в битовите отпадни води, да попаднат в околната среда, се използват различни химични и биохимични технологии, целящи пречистването им до безопасна степен. За целта се използват основно няколко метода - механични, физико-химични, химични и биологични. Изборът на метод зависи от характера на замърсяването и от степента на вредност на примесите. Обикновено преди биологичното и физико-химичното пречистване се провежда механично пречистване, което е с цел отстраняване на неразтворените вещества. То включва процесите: прецеждане през сита и решетки, утаяване на суспендирани частици с по-голямо обемно тегло от водата под действието на гравитационните сили и филтриране на фините суспендирани вещества. Тъй като при този метод се отстраняват най-вече едри механични примеси и утайки, той по-често се явява първи етап от пречистването на водите и много рядко се прилага като единствен и окончателен метод. Обикновено на етапа се задържа около 60% от цялата маса на неразтворените вещества, а органичната замърсеност се понижава от 15 до 35%. По този начин се предпазват от задръстване и следващите пречиствателни съоръжения.
Механично сепарираните отпадъци се третират по различен начин в зависимост от вида си, например, те могат да се подложат на изгаряне или да се изхвърлят на специално определени за целта сметища. В редица приложения е възможно дори да се използват за храна на животни. За интензифициране на процеса на механично пречистване се препоръчва предаерация, биокоагулация с активна утайка или избистряне през суспендиран слой флокули.

Процесът на коагулация
За да се пречистят отпадните води в съответствие с нормативно определените пределни концентрации на вредните вещества, както вече бе споменато, механичното пречистване не е достатъчно. По тази причина в схемата за пречистване се включват и физико-химично, и биологично пречистване. При битовите отпадни води физико-химичното пречистване не намира широко приложение. То се използва предимно за пречистване на промишлени отпадни води.
За отпадни води от градски райони често се прилага процесът коагулация, при който се повишава ефектът на пречистване на водите от диспергирани и колоидни замърсяващи вещества. За целта се използват минерални коагуланти и флокуланти. Веществата, които се образуват при този процес, се утаяват или флотират. Използваните методи са и електрокоагулацията, както и флотацията, при която чрез диспергиране на газове в пречистваната вода замърсяващите вещества се изнасят на повърхността й.

Същност на биологичното пречистване
Поради високото съдържание на органични замърсители в битовите отпадни води, за тяхното пречистване е необходимо да се използват комбинирани методи. Те включват химическа подготовка и биодеградация с използването на микроорганизми, известни в практиката като активна утайка (АУ).
АУ от микроорганизми, на която се основава биологичното пречистване, представлява единичен щам или комплекс от щамове, които при подходящи условия на развитие (температура, киселинност и др.) и в присъствието на кислород се размножават, консумирайки органичните замърсители от отпадните води. В отсъствието на кислород се осъществява т.нар. анаеробна биодеградация, при която други типове микроорганизми предизвикват процеси на пречистване.
Съоръженията, които се използват за осъществяване на биологичното пречистване, могат да бъдат разделени в две основни групи - съоръжения, в които пречиствателните процеси протичат в условия, близки до естествените; и такива, при които процесите протичат в изкуствено създадени условия.

Дълбоко пречистване на отпадните води
Повишените изисквания към качеството на биологично пречистените води налагат тяхното допречистване. Често този етап е наричан трето стъпало, или дълбоко пречистване.
На този етап от пречистената вода се отстраняват азотът и фосфорът и се намалява съдържанието на неразтворените вещества. Пречистените води се подлагат и на обеззаразяване, с което се цели окончателно ликвидиране на останалите патогенни микроорганизми, както и недопускане на заразяване на водоприемника.

Схеми на пречистване на отпадните води
В зависимост от концентрацията на замърсяващите вещества в отпадните води се прилагат различни схеми за пречистването им. Както вече бе подчертано, принципно те включват комплекс от четири основни блока, в които се осъществява механично и биологично пречистване, обеззаразяване и третиране на утайките.
В някои случаи, например, при малки количества на отпадните води е възможно да се използва само механично пречистване. Обикновено технологичната схема включва съоръженията - решетка за задържане на едри примеси; песъкозадържател за тежки примеси от минерален произход; утаители за отделяне на органични вещества; хлораторно стопанство; метан-танкове или открити изгниватели, както и изсушителни полета за изгниване на утайките (б.ред. обикновено технологичната схема не включва изсушителни полета). При големи водни количества обаче е необходимо механичното пречистване да бъде последвано от биологично стъпало или съоръжения за физико-химично пречистване. Например биологичното пречистване на водни количества около 50 хил. куб. метра/d се осъществява с едностепенни и двустепенни биологични филтри. При по-големи водни количества - от порядъка на 50 - 100 хил. куб. метра/d, е подходящо използването на биологично пречистване с едностепенни или двустепенни биобасейни.
Водата, преминала през по-малки пречиствателни станции с биофилтри, постъпва във вторични утаители. При по-висока замърсеност може да се предвиди и рециркулация на биологично пречистената вода. Преди да се заусти в приемника, избистрената вода се дезинфекцира и обеззаразява. Изгнилите утайки се изпращат за обезводняване в изсушителни полета. В по-големи пречиствателни станции за обезводняване на утайките се използват филтърпреси, центруфуги или вакуумфилтри.
Когато се използва схема с биобасейни, механичното пречистване включва съоръженията - решетки, песъкозадържатели, предаератори и първични утаители. В биобасейна пречистените от механични примеси води се аерират, а органичните вещества се минерализират в аеробни с помощта на активна утайка. След биобасейна водата постъпва във вторичен утаител, в който се отделя активната утайка. В биобасейните количествата активна утайка непрекъснато нарастват, което налага непрекъснатото им извеждане от системата. Излишните количества се изпращат в уплътнители, където обемът намалява за сметка на влажността им.
В процеса на планиране на разположението на съоръженията, включени в състава на пречиствателните станции, обикновено се използват два подхода - принцип на блоковата и на функционалната компановка.

Блоковата компановка - икономически по-изгодна
Блоковата компановка се приема за икономически по-изгодно решение, тъй като протичането на всички процеси се осъществява в общ блок. Използват се общите стени на съседни съоръжения и се съкращава дължината на различните канали и тръбопроводи. Използването на блоковата компановка се характеризира и с по-малка заемана земна площ, както и с възможност при разширяване на станцията новият блок да се изгради, без да се оказва влияние върху работата на вече функциониращите блокове. Недостатъците на блоковата компановка са свързани, предимно, със зависимостта на отделните съоръжения в блока. При необходимост от ремонт на отделни елементи, се налага спиране на работата на целия блок. Друга специфика на блоковата компановка е при необходимост от разширение, всички съоръжения в блока да се разширяват едновременно.

Функционалната компановка - по-гъвкава
Функционалната компановка се характеризира с по-добра експлоатационна гъвкавост. Използва се ефективно в райони с различна топография, а при необходимост от разширяване на отделни елементи, не се налага едновременно разширяване и на всички останали. Най-често се изпълнява чрез комбиниране на различни видове съоръжения. Широко се използват комбинирани съоръжения, включващи първични утаители, биохимични реактори и вторични утаители.
Освен основни съоръжения, пречиствателната станция включва и редица спомагателни елементи. Сред тях са:
n устройства за равномерно разпределение на отпадните води и утайките между отделните пречиствателни съоръжения и стабилизаторите за утайка;
n устройства за изключване от действие, изпразване и промиване на различните съоръжения;
n устройства за измерване на количеството на пречистваните води, суровите първични утайки, количеството изразходван въздух и др.