Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
ПДС = БПКсв И^в < ППУВ0Д,
где Шс в - объемная скорость выпуска сточных вод; ПП - первичная продукция органического вещества в зоне воздействия стока; ]/вод -объем водной массы водоема в зоне эффективного смешения со сточными водами. Из этого уравнения следует ограничение на величину ВПК сточных вод:
БПКс.в < ППУВОдМ.в . Следовательно, сброс легкоокисляемых веществ необходимо произ
324
водить с учетом первичной продукции, которая зависит от лимнологического типа (трофности) водоема и сезонного фактора.
В отношении биогенных элементов (М, Р), стимулирующих рост микроводорослей, требования должны быть в десятки раз более жесткими, чем в Отношении органических веществ. В противном случае возможен нестационарный', автокаталитический рост первичной продукции органического вещества из-за роста биомассы фотосинтезирую-щих микроводорослей. Биогенные элементы являются как бы катализаторами биологического круговорота органических веществ. В связи с этим во избежание локально повышенных концентраций биогенов в зоне выброса сточных вод содержание их в стоке не должно превышать содержания биогенных элементов в природной водной среде.
Большую опасность в отношении загрязнения водоемов биогенными элементами представляет развитие животноводства. В жидкой фракции животноводческих отходов содержание азота составляет от 500 до 4000 мг/л. Очистку таких стоков с применением инженерных и биологических методов до степени чистоты, достаточной для использования в орошении или сброса в водоем, осуществлять не удается. Возможна рециркуляция сточных вод животноводческих комплексов после их биологической очистки для гидросмыва навоза из помещений. Расход свежей воды при этом снижается в 3—4 раза. Однако такие оборотные системы подвержены быстрому биообрастанию.
Реальным выходом из положения является метод анаэробной конверсии жидкого навоза в метантенках (см. п. 10.3.2). Около 30% органического вещества при этом разлагается. Брожение 1 т навоза (в пересчете на сухое вещество) дает 350—500 м3 биогаза, которого оказывается достаточно для покрытия энергетических нужд всего животноводческого комплекса. Одновременно осуществляется достаточно глубокая очистка жидкой фракции отходов, а образующийся обеззараженный сухой остаток является концентрированным удобрением, более ценным, чем исходный навоз.
Для уменьшения поступления биогенных соединений с сельскохозяйственных полей кроме агротехнических мероприятий и организации водоохранных зон рекомендуется инженерная фитомелиорация прибрежных мелководий или специальных прудов с созданием так называемых биоплато. ,
Не менее серьезной проблемой, чем загрязнение вод биогенными элементами, является возможное влияние сточных вод, прошедших биологическую очистку, на внутриводоемные редокс-процессы. Основание для такого беспокойства связано с тем, что в коммунально-промышленных сточных водах накапливаются большие количества (до 10'4 М) веществ-восстановителей, титруемых пероксидом водорода.
325
По-видимому, по крайней мере часть таких веществ в сточных водах имеет биологическое происхождение и они проявляют токсические свойства, подобно редокс-токсинам, встречающимся в природных водах (см. § 6.4). Действительно, сток, э котором обнаруживаются вещества-восстановители, остротоксичец в отношении аэробных организмов (в качестве биотеста брали одноклеточную инфузорию Тека-Ьутепа Рупюгаш).
Детоксикация стока достигается добавками Н202 или под действием УФ-излучения. В отсутствие предварительной обработки стока токсичные вещества-восстановители частично сохраняются в аэротенке в процессе очистки и могут поступать в водоем. Даже при концентрации этих веществ (3—5) • 10~7 г-экв/л, учитывая большой объем сточных вод, сбрасываемых в природные водоемы, такой приток восстановителя может серьезно отражаться на содержании внутриводоемного пероксида водорода.
Настораживает и тот факт, что начало явлений массовой гибели личинок осетровых рыб на ВОРЗе (см. § 6.4) совпало по времени (1976) с вводом в действие сооружений биологической очистки во многих крупных городах, расположенных по берегам Волги. Причина такого неожиданного влияния биологически очищенных сточных вод связана с тем, что аэротенк является своего рода фильтром на пути легкоокисляемых органических соединений, которые, поступая в водоем, при окислении их кислородом воздуха привели бы к образованию Н202. Об этом свидетельствует тот факт, что в зоне сброса неочищенных городских сточных вод наблюдается увеличение содержания Н202 в воде. При наличии биологического фильтра потенциальные носители Н202 задерживаются в аэротенке, тогда как вещества-восстановители частично проскакивают в водоем.
Очевидно, что для предотвращения возможной расбалансировки внутриводоемных редокс-процессов, а также для снижения токсической нагрузки на микроорганизмы активного ила (АИ) необходима редокс-детоксикация как стока, поступающего в аэротенк (см. п. 10.3.1.2), так и стока, сбрасываемого в водоем.
Биологические методы очистки сточных вод близки природным микробиологическим процессам самоочищения водной среды. Здесь в концентрированном виде проявляются основные пути и закономерности биохимической трансформации загрязняющих веществ. Поскольку биологические методы наиболее широко используются в практике очистки городских сточных вод, рассмотрим их особенности более подробно.
