Факультативная лагуна
Факультативные отстойники — разновидность прудов-стабилизаторов, используемых для биологической очистки промышленных и бытовых сточных вод . Сточные воды или органические отходы от переработки пищевых продуктов или волокон могут катаболизироваться в системе построенных прудов, где имеется достаточно места, чтобы обеспечить среднее время хранения отходов, превышающее месяц. Ряд прудов предотвращает смешивание неочищенных отходов с очищенными сточными водами и позволяет лучше контролировать время пребывания отходов для обеспечения равномерной эффективности очистки.
Основы
[ редактировать ]Первый пруд
[ редактировать ]Факультативная лагуна в пруду функционирует как основной отстойник традиционной системы очистки сточных вод . Тяжелые твердые частицы осядут на дно лагуны, а более легкие будут плавать. В этом факультативном отстойнике отсутствует возможность удаления осадка , как в первичном отстойнике, поэтому популяция анаэробных организмов будет колонизировать накопленный ил на дне отстойника. Площадь поверхности лагуны должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить достаточную скорость переноса атмосферного кислорода для предотвращения анаэробных условий на поверхности лагуны. На средних глубинах лагуны обитают факультативные микроорганизмы, способные окислять как растворенную и взвешенную органику исходных сточных вод, так и продукты анаэробного катаболизма на дне лагуны. [1] [2]
Районы с постоянно прохладным, но безморозным климатом могут поддерживать факультативные условия в первом стабилизирующем пруду при очистке слабозагрязненной воды при низких температурах, благоприятных для высоких концентраций растворенного кислорода с низкой скоростью метаболизма . Факультативная стратификация пруда становится нестабильной в холодную погоду, увеличивая выброс зловонного газа, когда температура воды падает ниже 4 градусов по Цельсию (39 градусов по Фаренгейту); [3] а образование льда на поверхности пруда будет эффективно предотвращать перенос атмосферного кислорода в биом пруда. Пруды-стабилизаторы в климате со значительными сезонными колебаниями температуры могут выделять зловонный газ в сезон повышения температуры, поскольку биом пруда потребляет отходы, накопленные в холодную погоду, с увеличением скорости метаболизма, превышающей скорость переноса атмосферного кислорода на поверхности пруда. [4]
Последующая полировка прудов
[ редактировать ]
Слив из факультативной лагуны может быть направлен через один или несколько прудов-очистителей, поддерживающих меньшие популяции анаэробных микроорганизмов и более высокую долю аэробных организмов, адаптированных к выживанию в более низких концентрациях органического материала. Сточные воды пруда окончательной доочистки могут быть пригодны для сброса в естественные водоемы. [5]
Перенос кислорода и водоросли
[ редактировать ]Неприятные запахи вероятны, когда скорость переноса кислорода с поверхности лагуны меньше скорости потребления кислорода на нижних уровнях лагуны. 1 акр (4000 м²) 2 ) Факультативная лагуна может обеспечить 50 фунтов кислорода в день (5 граммов кислорода на квадратный метр в день) для биохимического катаболизма. Биологическая активность внутри факультативной лагуны напрямую зависит от температуры. Теплая погода потребует больших скоростей переноса кислорода, а накопление отходов в холодную погоду может привести к тому, что краткосрочная потребность в кислороде в теплую погоду превысит долгосрочную скорость загрузки отходов. [5] Водоросли могут обеспечивать поверхностный кислород в светлое время суток, но для дыхания водорослей может потребоваться дополнительный кислород в темное время суток. [6] Коврики из льда или пены могут уменьшить поверхность переноса кислорода. В некоторых факультативных отстойниках используются механические поверхностные аэраторы для увеличения переноса кислорода в атмосфере, но глубина перемешивания аэратора не должна повторно суспендировать анаэробный ил со дна отстойника. Работа аэратора может быть ограничена периодами большого количества отходов, высоких температур, темноты, низкой скорости ветра или других условий, угрожающих возникновением анаэробных условий на поверхности лагуны. [1]
Пруды факультативной стабилизации расслаиваются с аэробным поверхностным слоем и анаэробным слоем под поверхностью. Аэробный поверхностный слой ограничивает выброс зловонного газа из анаэробной придонной зоны. Водоросли и цианобактерии обычно растут в аэробной зоне и обеспечивают бактериям в пруду достаточное количество кислорода в дневное время. [7] Однако фотодыхание водорослей может потреблять кислород в ночное время, когда темно. В прудах-стабилизаторах отходов с большими популяциями водорослей могут наблюдаться значительные суточные колебания концентрации кислорода с пиком ближе к вечеру и минимумом на рассвете. [8]
В очистных прудах растут зеленые, красные и бурые водоросли. [7]
Минимальная температура
[ редактировать ]Вертикальная стратификация, включающая аэробный поверхностный слой, анаэробный нижний слой и факультативный промежуточный слой, необходима для правильного функционирования факультативной экосистемы лагуны. Стратификация поддерживается за счет температурного градиента прохладной плотной воды на дне лагуны, над которой находится более теплая и менее плотная вода на поверхности. Этот температурный градиент становится нестабильным, когда вода достигает максимальной плотности при 4 градусах Цельсия (39 градусов по Фаренгейту). Факультативные лагуны непрактичны в холодном климате, потому что лагуны перестают функционировать, когда более низкие температуры воздуха снижают температуру воды ниже этого критического значения. [9]
Рекомендации по проектированию
[ редактировать ]Инертные твердые вещества в сточных водах будут накапливаться на дне лагуны и постепенно уменьшать глубину до тех пор, пока не останется достаточно места для факультативной зоны. Для эффективного лечения предпочтительна глубина лагуны от 2 до 5 футов (от 60 до 150 см). Параллельные факультативные отстойники с общими прудами-очистителями позволяют продолжать очистку сточных вод, пока один отстойник не используется для удаления осадка. [5]
Осадки , выпадающие на поверхность лагун и прудов-очистителей, увеличат объемы сточных вод, требующих утилизации. И наоборот, объем сточных вод может быть уменьшен за счет испарения с поверхности воды в засушливом климате.
Питательные вещества сточных вод могут вызывать продолжающийся рост водорослей в прудах для очистки после того, как исходные отходы подверглись катаболизму. Водоросли могут вносить измеримый вклад в биохимическую потребность в кислороде (БПК) и концентрацию общего количества взвешенных веществ (TSS), если правила сброса включают ограничения на эти концентрации. [5] Вклад водорослей в TSS имеет тенденцию достигать пика в летние месяцы, но долгосрочный БПК разлагающихся водорослей может быть не очевиден в ходе типичного 5-дневного теста. [10] В правилах Агентства по охране окружающей среды США факультативные лагуны описываются как обеспечивающие «очистку, эквивалентную вторичной очистке», когда 65 процентов поступающего БПК и TSS удаляются, а концентрации БПК и TSS в сточных водах не превышают среднего за 7 дней 65 мг/л и 30 -дневное среднее значение 45 мг/л. Отдельные государства могут устанавливать альтернативные ограничения на сбросы. [11]
Похожие процессы
[ редактировать ]Факультативная лагуна может быть заменена лагуной с газом в качестве первого пруда серии. В лагунах с аэрацией имеются механические аэраторы, которые минимизируют анаэробные зоны за счет полного перемешивания лагуны для достижения катаболизма посредством процесса, называемого расширенной аэрацией .
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Меткалф и Эдди (1972), стр. 552-554.
- ^ Эшворт, Дж; Скиннер, М. (19 декабря 2011 г.). «Руководство по проектированию пруда-стабилизатора отходов» (PDF) . Энергетическая и водная корпорация. Архивировано из оригинала (PDF) 7 марта 2017 года . Проверено 11 февраля 2017 г. .
- ^ Рид, Джордж К. (1961). Экология внутренних вод и эстуариев . Компания Ван Ностранд Рейнхольд. п. 11 .
- ^ Хаммер, Марк Дж. (1975). Технология воды и сточных вод . Джон Уайли и сыновья. стр. 399–402. ISBN 0-471-34726-4 .
- ^ Jump up to: а б с д Хаммер (1975), стр.399-402.
- ^ Fair, Geyer & Okun (1968), стр.34-11.
- ^ Jump up to: а б Цинциннати, О. (29 июня 2010 г.). Отображение документа NEPIS .
- ^ Сазерсон, Сутан С. (2001). Системы естественной и улучшенной рекультивации . ЦРК Пресс. п. 279. ИСБН 1420033069 .
- ^ Рид (1961) стр.115
- ^ Уэстон (1971) стр.7-1
- ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Вашингтон, округ Колумбия «Обработка, эквивалентная вторичной очистке». Свод федеральных правил, 40 CFR 133.105 . По состоянию на 4 мая 2013 г.
Ссылки
[ редактировать ]- Ярмарка, Гордон Мэскью; Гейер, Джон Чарльз и Окунь, Дэниел Александр (1968). Водоснабжение и водоотведение, Том 2 . Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-25131-3 .
- Хаммер, Марк Дж. (1975). Технология воды и сточных вод . Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-34726-4 .
- Меткалф и Эдди, Inc. (1972). Канализационная инженерия . Книжная компания МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-041675-3 .
- Рид, Джордж К. (1961). Экология внутренних вод и эстуариев . Компания Ван Ностранд Рейнхольд.
- Уэстон, Рой Ф. (1971). Руководство по технологическому проектированию модернизации существующих очистных сооружений . Агентство по охране окружающей среды США.
- Агентство по охране окружающей среды (2002). «Факультативные лагуны». Информационный бюллетень по технологиям очистки сточных вод. Номер документа. EPA 832-F-02-014.
