Озонирование как метод обеззараживание сточных вод

Озеро Байкал, на берегу которого находится наш город, является уникальной экологической системой, содержащей четверть мировых запасов пресной воды. Его сохранение – проблема мирового масштаба, задача жителей его берегов.

При отсутствии крупных предприятий на берегах озера основными источниками его загрязнения и засорения являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, животноводческих комплексов, отходы производства при обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта.

Пока промышленно - бытовые сбросы были невелики, озеро само справлялось с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов озеро уже не справляется со столь значительным загрязнением. На помощь приходят очистные сооружения, где осуществляется обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ и болезнетворных бактерий. Это сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

В нашем городе действуют очистные сооружения, где для обеззараживания сточных вод впервые применен метод озонирования взамен хлорированию. У меня возникло желание ближе познакомиться с этим этапом очистки.

Всего мною было исследовано 5 проб. Отбор проб на исследование производился на сбросе в водоем т. е в р. Тыя

Сточные воды на очистных сооружениях Северобайкальска

Сточные воды, поступающие на очистные сооружения нашего города, подвергаются механической, биологической очистке, проходят доочистку и обеззараживание.

В предыдущей работе « Биологическая очистка сточных вод на очистных сооружениях г. Северобайкальска» мною подробно были изучены механическая и биологическая очистка. В настоящей работе я решила изучить озонирование как метод обеззараживания сточных вод.

Сточные воды являются основным источником микробного загрязнения объектов окружающей среды, в том числе поверхностных вод, что является фактором риска распространения возбудителей инфекций с фекально-оральным механизмом передачи

К наиболее опасным, в эпидемиологическом отношении, относят хозяйственно-бытовые сточные воды

При очистке сточных вод смешанного состава (городские сооружения биологической очистки) численность бактерий в сточной воде ,поступающей на решетки ,достигает 10 6 клеток в 1 см 3. Сточная вода содержит пеструю смесь разнообразных кишечных ,патогенных бактерий (возбудителей таких инфекций как холера, брюшной тиф ,паратиф А и В, сальмонеллезы. дизентерия. вирусные гепатиты А и Е ,полиомиелиты, туберкулез, лямблиоз ) попадающих из почвы, воды, микробное загрязнение этих вод сочетается с разнообразными органическими и неорганическими веществами ,которые сами по себе могут быть как дополнительными бактериостатиками, так и служить благоприятной средой для размножения микроорганизмов.

В соответствии с санитарными правилами по охране поверхностных вод от загрязнений, сточные воды, опасные в эпидемическом отношении ,должны подвергаться обеззараживанию

Обеззараживание организовывается на конечном этапе очистки, поскольку эффект обеззараживания существенно зависит от качества поступающего на обеззараживания стока

К наиболее распространенным методам обеззараживания сточных вод в настоящее время относятся хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение и их сочетание

В настоящее время озонирование рассматривается как единственный универсальный метод обработки воды, позволяющий эффективно воздействовать на большое число различных загрязнителей искусственного и естественного происхождения с одновременным обеззараживанием воды. Возможности метода достаточно велики

На очистных сооружениях города Северобайкальска обработка озоном проводится на протяжении нескольких лет, начиная с 1998 года и достаточно эффективно

Озон при нормальных температурах и давлении представляет собой газ, бледно-фиолетового (голубоватого) цвета.

Для получения озона применяются озонаторы В24-25-1Л-01 с производительностью по О3 1,6 кг/час. Максимальный расход воздуха на озонирование 160 м3/час. По проекту озонирование проводится путем диспергирования озоно-воздушной смеси в сточную жидкость. Насыщенная озоном вода поступает в камеру утилизации для полной деструкции растворенного озона и сбрасывается в р. Тыю.

Не прореагировавший озон разрушается в термокаталитических аппаратах КРО-630 У4.

Критерием эпидемической безопасности

Основным критерием эпидемической безопасности является отсутствие патогенных микроорганизмов-возбудителей кишечных инфекций

Согласно действующим санитарным правилам по охране поверхностных вод от загрязнений, индикаторными микробиологическими показателями эффективности обеззараживания являются :

-общие колиформные бактерии (лактозоположительные кишечные палочки) как микробиологические показатели ,характеризующие уровень фекального загрязнения сточных вод и степень вероятности присутствия возбудителей бактериальных кишечных инфекций

-колифаги, как индикаторы вирусного загрязнения хозяйственно-бытовых сточных вод.

Критерии эффективности обеззараживания сточных вод в зависимости от уровня их отведения

№ показатели Допустимые остаточные уровни

Отводимые в водные обьекты (р Тыя)

1 Общие колиформные бактерии (КОЕ\100мл ) не более 500

2 Колифаги (БОЕ\100мл) не более 100

3 Патогенные микроорганизмы Отсутствуют

4 Термотолерантные колиформные бактерии (КОЕ\100мл)не 100

5 Остаточный озон,мг\л не более 0,5

Метод определения общих колиформных бактерий (ОКБ) в сточной воде

Общие колиформные бактерии определяются методом прямого посева на питательную среду Эндо точно отмеренных объемов воды с последующим выращиванием посева при температуре 37 0С в течении 18-24 часов и подсчетом образующих альдегид колоний.

Для этих целей пользуются термостатом

Прямым посевом делают высев на 4 чашки по 0,5 мл из не разведенной пробы воды.

В сомнительных случаях, чтобы подтвердить принадлежность колонии к ОКБ делают посев на полужидкую среду с лактозой и инкубируют посев при температуре 370С 4-6 часов. При образовании кислоты и газа (произошло изменение цвета с темно-голубого до желтого)дают положительный ответ о наличии кишечной палочки.

При отсчете результатов в обеззараженной воде суммируют все колонии , выросшие на чашках и вычисляют результаты по формуле

Х = (а *100)-П ,где

Х –число ОКБ в 100мл а- число подсчитанных колоний ОКБ в сумме

П –посеянный объем в котором велся подсчет колоний

Полученный результат числа ОКБ в 100мл сопоставляют с требованиями

Метод определения колифагов в сточной воде.

Определение колифагов в сточной воде проводится методом прямого посева 3 объемов : до очистки 0,1мл,1,0мл,10,0мл послек очистк –по 10,0 мл из одной пробы с последующим учетом зон лизиса (бляшек) на газоне в чашке Петри с питательным агаром.

Учет производится подсчетом и суммированием бляшек,выросших на на 3 чашках Петрт

Преимущества озонирования перед хлорированием.

1. Обеззараживание сточных вод хлором является наиболее простым технологическим решением. В результате хлорирования возможно образование нескольких десятков высокотоксических веществ, включая канцерогены, мутагенные. Появление таких веществ влияет на здоровье населения при водопользовании

При применение озона образуется гораздо меньше вредных веществ

2. При отведении хлорированных сточных вод в водоем поступают значительные концентрации хлора. В результате может иметь место гибель водных биоценозов (планктона,) и практически полное прекращение процессов самоочищения в том числе и от патогенной микрофлоры

3. Эффективность и качество обеззараживания значительно выше, на несколько порядков ввиду того, что механизм действия озона на бактерии совершенно иной, чем у хлора

4. Озонирование придает воде голубой оттенок, устраняются запахи и привкусы воды, т. е. улучшаются ее органолептические свойства, а после обработки воды хлором она имеет зеленовато- желтую окраску, специфический запах

5. Возрастает содержание растворенного кислорода, что способствует возврату воде свежести

6. Не вносятся никакие дополнительные вещества в воду

7. С точки зрения техники безопасности использование хлор - газа связано с использованием баллонов, с постоянной возможностью утечки газа из них и необходимостью его нейтрализации

Токсикология и методы обезвреживания озона.

При использовании наиболее совершенных систем диспергирования озона в обрабатываемую воду достигается относительно высокая степень его растворения (92-97%). Количество не прореагировавшего озона с учетом утечек (5%) составляет, таким образом, 8-13% общей производительности озонирования. Учитывая то обстоятельство, что озон является токсичным газом, пренебрегать этой величиной недопустимо. Озон оказывает сильное воздействие на легкие человека, находящегося в местах его интенсивного выделения. По токсичности озон приближается к сильным отравляющим веществам. В связи с этим возникает проблема защиты обслуживающего персонала очистных станций от вредного воздействия газа.

На организм человека оказывает влияние не только повышенная доза озона, но и продолжительность нахождения в зоне с относительно невысокими его концентрациями. Например, содержание газа с концентрацией 2 г/м3 воздуха ) вызывает появление неприятных симптомов (кашель, жжение в гортани, слабость), но не приводит к пагубным последствиям в дальнейшем, если человек пребывал в загазованном помещении в течение нескольких секунд. При продолжительном пребывании (от 30 до 60 с) возникают расстройства, проходящие лишь через определенный промежуток времени. Пребывание в течение 5 мин ведет к отеку легких, а 10 мин - к смертельному исходу.

Интересно отметить, что средняя концентрация озона в атмосферном воздухе составляет порядка 0,1 мг/м3.

В нашей стране санитарная норма содержания озона в атмосфере рабочих помещений составляет 0,1 мг/м3.

Мероприятия по сохранению здоровья обслуживающего персонала станций озонирования можно подразделить на два типа: предупредительно-профилактические и мероприятия при аварийной ситуации или несчастных случаях. Предупредительно-профилактические меры заключаются в периодическом информировании работников о токсичности озона и об опасных последствиях его воздействия на человеческий организм, а также способах первой помощи в случае ингаляции персоналом повышенной дозы озона. В случае аварийной ситуации обслуживающий персонал обязан осуществлять мероприятия по защите от поражающего действия газа. Контроль за содержанием озона в помещениях производится с помощью переносных и стационарных приборов. В зависимости от степени загазованности помещений нормы токсичности предусматривают коллективные или индивидуальные средства защиты. К средствам коллективной защиты относится вентиляция. Индивидуальные меры защиты, применяемые в случае небольших утечек озона, заключаются в использовании обслуживающим персоналом фильтрующих масок, а при значительном скоплении озона в месте аварии - снабжаемых сжатым воздухом респираторных масок, дающих возможность защитить лицо и органы дыхания от раздражающего действия озона в течение длительного времени. По ликвидации очагов аварии обслуживающий персонал обязан подвергаться медицинскому осмотру.

Результаты анализа сточной воды станции водоотведения.

Наименование До поступления на После вторичных После После камеры показателей очистные сооружения отстойников биосо-рбиров озони-рования

Сооружения

1 Температура, ºС 17 17,5 18 19

2 Прозрачность, см 10 30 30 30

3 pH 8,2 6,7 6,7 6,2

4 Растворимый О2, мг/л 0 3,6 4,9 7,1

5 Взвешенные вещества, мг/л 157 8,8 4,9 3,5

6 Сухой остаток, мг/л 262 - - 330

7 Прокаленный остаток, мг/л 179 - - 210

8 БПК5, мг/л 130 8,9 4,48 3,28

9 Азот аммонийный, мг/л 32,3 0,4 0,31 0,47

10 Азот нитритный, мг/л 0,24 0,131 0,011 0,002

11 Азот нитратный, мг/л 0,5 17,01 17,96 17,6

12 Фосфаты, мг/л 13,2 14,2 13,5 13,5

13 Сульфаты, мг/л 40,9 29,1 27,8 25

14 Хлориды, мг/л 37,8 52,1 50,3 50

15 Общее железо, мг/л 079 0,25 0,13 0,1

16 СПАВ, мг/л 0,55 - - 0,05

17 Нефтепродукты, мг/л 0,55 - - 0,02

Выводы:

1. Сточные воды в нашем городе относятся к категории хозяйственно – бытовых вод.

2. Очистка стоков на очистных сооружениях нашего города состоит из четырех этапов, включает следующие методы очистки: механическую, биологическую, доочистку на биосорберах и обеззараживание при помощи озона.

3. Лабораторные исследования, анализ статистических показателей сточных вод до и после их прохождения через контактную камеру озонирования наглядно свидетельствуют об эффективности применения озона для обеззараживания сточных вод и снижении концентрации загрязняющих веществ, таких как взвешенные вещества, БПК (органические загрязнения), азота нитритного.

4. Применение озона по сравнению с хлором является наиболее выгодным решением

Результаты анализов на бактериологическое исследование сточной жидкости

Дата Место ОКБ ТКБ

Отбора пробы Отбора пробы

25. 09. 06 Сброс в р. Тыя Менее 500 Менее100

20. 10. 06 Сброс в р. Тыя Менее 500 Менее100

25. 10. 06 Сброс в р. Тыя Менее 500 Менее100

13. 11. 06 Сброс в р. Тыя Менее 500 Менее100

7. 12. 06 Сброс в р. Тыя Менее 500 Менее100

Нормативы некоторых приоритетных токсикантов и зависимость от метода обеззараживания сточных вод

№ вещества Гигиенические нормативы Способ обеззараживания

ГН 2. 1. 5. 689-98(мг\л)

хлорирование озонирование

1 Бромоформ 0,1 + +

2 Дихлорбромметан 0,03 + -

3 Хлороформ 0,2 + -

4 Формальдегид 0,2 - +

5 Бромат 0,02 - +

6 Дихлоруксусная 0,05 * -

кислота

7 2,4,6,трихлорфенол 0,2 + -

8 Ацетон 2,2 - +

9 трихлорэтилен 0,06 + -

Примечание « +» - присутствие в воде «-»- отсутствие в воде

Результаты качества обеззараживания.

Метод хлорирования Метод озонирования

Количество Из них Количество Из них отобранных неудовлет- отобранных Неудовлет -

проб (шт) ворительных проб (шт) ворительных

1997год 126 20 - -

2005 год - - 124 6