Оценка эффективности очистки и обеззараживания судовых сточных вод с применением методов биотестирования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»



Кафедра микробиологии и биохимии

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Оценка эффективности очистки и обеззараживания судовых сточных вод с применением методов биотестирования







Выполнил:

обучающийся II курса ЕТИ

группы Бм16о-2 Титова Е. И.

Научный руководитель:

Зав. каф. микробиологии и

биохимии, к.б.н., доцент

Макаревич Е. В.

Зав. кафедрой:

к.б.н., доцент Макаревич Е. В.










Мурманск,


2018



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ..........................................................................................................................
1
1.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ..............................................................................................
6




1.2

Способы удаления судовых сточных вод
..........................................................
8
1.3

Способы очистки сточных вод на судне ...........................................................
9
1.3.1

Механический .................................................................................................
10
1.3.2

Физико-химический .......................................................................................
10
1.3.3

Электрохимический ........................................................................................
12
1.3.4

Биохимический способ очистки сточных вод на судне .............................
12
1.4

Способы обеззараживания судовых сточных вод ..........................................
15
1.5

Общая характеристика судовых сточных систем...........................................
17
1.6

Параметры оценки качества очистки и обеззараживания стоков на судне . 20
1.6.1

Физико-химические параметры ....................................................................
21
1.6.2

Санитарно-микробиологические параметры ...............................................
23
1.7

Биотестирование как дополнительный метод оценки безопасности судовых
сточных вод. .......................................................................................................................
24
2.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ....................................................................................
28
2.1

Схема проведения исследования ......................................................................
28
2.2

Объекты и материалы исследования ...............................................................
28
2.3

Методы санитарно-гигенического исследования судовых сточных вод .....
32
2.3.1

Определение биохимического потребления кислорода в течение 5 суток32
2.3.2

Определение содержания взвешенных веществ .........................................
35
2.3.3

Определение содержания остаточного хлора в судовой сточной воде ....
37
2.3.4

Определение коли-индекса в судовой сточной воде ..................................
40
2.4

Определение токсичности судовых сточных вод методомом биотестирования

42


3.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ ........................................................................
50
3.1

Сравнительная  характеристика  морского  транспорта  по  среднему  объему
сбрасываемых стоков и за 2015, 2015 и 2017 года. ........................................................
50
3.2
Анализ  количества  используемых  судовых  установок  по  принципу
их

действия за 2015,2016, 2017 года	52

3.3	Анализ  эффективности  очистки	судовых  сточных  вод  от  органических

веществ в период 2015 - 2017 годы	54

3.4	Сравнительный	анализ	качества	очистки	судовых	сточных	вод	по

показателю прозрачности в период 2015 - 2017 годы	58

3.5	Анализ значений характеризующих степень бактериального загрязнения и

эффективности обеззараживания судовых стоков	61

3.6	Анализ результатов биотестирования с применением тест-культуры Chlorella

vulgaris	…………………………………………………………………………………..65

3.6.1	Результаты	проверки	тест-культуры	Chlorella	vulgaris	на

физиологическую чувствительность	66

3.6.2	Анализ результатов предварительного тестирования	67

3.6.3	Анализ результатов окончательного тестирования	68

ЗАКЛЮЧЕНИЕ	73

.ВЫВОДЫ	74

ВВЕДЕНИЕ

     Загрязнение морской среды веществами, вредными для флоры, фауны морей и здоровья человека, в последнее время вызывает огромное беспокойство у мировой общественности из-за ущерба, наносимого людям и природе. Очевидно, что каждое судно в отдельности и весь флот в целом всегда будут являться потенциальными источниками загрязнения водоемов, так как любое судно, по сути, - это перемещаемый по водоему комплекс производственного предприятия - населенный пункт. В процессе эксплуатации судов образуются бытовые и производственные отходы, сброс которых в водоемы приносит значительный вред. При использовании воды для питьевых и хозяйственных нужд на судне скапливаются сточные воды. (Курников, 2012)

     При спускании большого количества недоочищенных сточных вод в открытый водоем может приводить к нарушению процесса естественного самоочищения, и, как следствие, к трансформации экологического характера акватории. Следует также учитывать, что в них содержатся миллиарды бактерий, среди которых имеются опасные возбудители, способные вызывать тиф, паратифы, дизентерию, гастроэнтериты, холеру и другие заболевания вирусно-бактериальной и паразитарной этиологии. Крайне важно, в связи с этим, выбирать наиболее эффективные способы и технологии обработки и нейтрализации, очистки сточных вод от вредных биологических примесей. (Горин, 2011)

       Актуальность данной проблемы определяется в том, что некачественно очищенные воды могут стать причиной эвтрофикации водоемов. Эвтрофикация обозначает поступление биогенных элементов (азот и фосфор) в природные водные объекты, что способствует нарушению экологического равновесия водных объектов, вредит рыболовству и отрицательно влияет на использование вод. Так же такие воды представляют эпидемиологическую опасность для морских животных и людей.
       
       В работе была поставлена цель - провести комплексный анализ эффективности работы судовых установок очистки и обеззараживания сточных вод на основе показателей отвечающих за безопасность выбрасываемых стоков.

Для реализации цели решались следующие задачи:

? оценить степень очистки судовых сточных вод по показателям прозрачности;

? определить результативность очистки сточных вод от органических веществ по показателю биохимического потребления кислорода на 5 сутки;

? основываясь на данных по санитарно-микробиологическому анализу оценить эффективность обеззараживания стоков;

? провести сравнительный анализ безопасности судовых сточных вод для морской среды при помощи изменения численности тест-организмов Chlorella

vulgaris .

Практическая значимость

Апробация работы

Структура работы

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

     С развитием городов, промышленности, сельского хозяйства и транспорта в реки и прибрежные зоны морей стало попадать такое количество отходов, которое способствует нарушению естественного процесса самоочищения водоемов. Резко возросла загрязненность мирового океана. Предотвращения загрязнения водоемов судовыми отходами - существенная составляющая часть общей проблемы охраны окружающей среды. (Приказюк, 2007)

     При использовании воды для питьевых и хозяйственных нужд на судне накапливаются сточные воды, которые собираются в общую цистерну. Проблема удаления сточных вод с судов возникла уже давно. Несмотря на то, что количество сточных вод, сбрасываемых с судов, несравненно меньше чем те, которые сбрасываются в городские канализации, они все же наносят ощутимый вред водоемам. Поэтому перед сбросом за борт сточная вода должна пройти через судовые установки, которые осуществляют очистку и обеззараживание. Эффективная работа судовых установок для очистки и обеззараживания сточных вод оценивается определенными контрольными показателями. (Грушников, 2014)

1.1 Судовые сточные воды

     Судовые сточные воды, как правило, не содержат ядовитых специфических веществ, однако, причиняют экологии существенный вред. Он определяется высоким содержанием в этих водах патогенных бактерий, которые могут стать причиной распространения эпидемий, а так же содержание в сточных водах (до 58% общей массы) органических веществ, которые значительно ухудшают условия жизни обитателей моря, рек, озер. (Пимошенко,2004)

К сточным водам (СВ) относятся стоки: из всех типов туалетов; раковин, ванн

и шпигатов, находящихся в судовых медицинских помещениях; помещений, в которых содержатся животные; других источников, если они смешаны с перечисленными выше. Согласно международным требованиям хозяйственно-

бытовые воды от камбузов, буфетов, бань, умывальников, душевых, ванн и прачечных под ограничения по их сбросу не подпадают. (Растрыгин, 2006)

     Минимальное количество сточных и хозяйственно-бытовых вод на одного человека в сутки для судов I и II категорий (суда, совершающие рейсы продолжительностью свыше 24 ч, а также суда неограниченного района плавания) составляет 200 литров.

     По составу сточные воды состоят из 58% органических и 42% минеральных веществ, которые содержат пять основных загрязняющих компонентов:

     Высокое содержание бактерий, паразитов, вирусов, заражающих морских животных и людей;

     растворенные органические и взвешенные компоненты, которые имеют в водной среде высокую биохимическую потребность в кислороде;

     твердые частицы (органические и неорганические), осаждающиеся на дно и при своем биохимическом распаде также поглощающие кислород;

     плавающие частицы (органические и неорганические), удерживающиеся на поверхности воды как отдельные кусочки или в виде суспензии и становящиеся серьезной проблемой с точки зрения удобств использования морских бассейнов для отдыха;

     большие концентрации питательных веществ (главным образом фосфорных и азотных соединений), приводящие к насыщению принимающих их вод. (Горин, 2011).

     Разбавление компонентов сточных вод зависит от скорости движения судна во время сброса, степени перемещения сточных вод в кильватерной струе, а также от волнения моря. В зависимости от количества сбрасываемых сточных вод может меняться цвет морской воды. Последствия загрязнения, вызванного сбросом сточных вод, зависят от биохимических условий в рассматриваемом районе (Зубрилов, 1989).

     В районах с низкой температурой воды биохимическое разложение проходит медленно и может совершенно не проявляться. В таких условиях основным фактором уменьшения загрязнения будет разбавление. Этот вариант самоочищения характерен для северных морей. И наоборот, в южных морях наряду с разбавлением активно проявляются биохимические процессы. Болезнетворные бактерии при
     
низкой температуре морской воды сохраняются гораздо дольше, чем в теплых водах. Но в любом случае патогенные бактерии и вирусы выживают в морской воде

в течение длительного времени, достаточного для непосредственной передачи инфекции человеку, попадания в организм морских животных и нанесения ущерба их жизнеспособности (Пимошенко, 2004).



1.2 Способы удаленияяаксечрмосудовых сточныхатсемвод

В настоящее времякоечныйсуществуют следующиебеностиспособы удалениясвязаныеСВ с судов:

     накоплениеоздейсвуютв сборных цистернахпрбылис последующим сбросомраздленив разреш?нных районахдяельности(следует ожидать,увязатьчто данныйсвязаныспособ соомрческаявременем будетраздлниезапрещ?н);
     накопление в сборныхемтсицистернах с последующейогкришпередачей найенртувспециальные при?мныеыметсисооружения;

     обработка в установкахфрмациное ООСВ с последующимсвязаные сбросом очищеннойдяельности и обеззараженной воды.

      Сточныейеншвводы изьтазяву сборных цистернокьлт удаляются специальнымиьлетидовзрп насосными средствами. Приворткафэтом кромеумончекосновных насосовеинлватсодрпследует предусматривать резервные средства-насосмопатэили водоструйныйинелдзар эжектор. Если цистернымыньлетичорасположены выше ватерлинии, тотюялвасдерпони могутумончекосвобождаться самотеком. Допускаетсямотэсборные цистерны хозяйственно-бытовых водястюаджоврпопорожнять штатными осушительными насосами,ьлетидовзрпа на судахйончпуказ малых размерениййитярпоем - ручными насосами,вотнемлэ не связаннымитюувсйедзос перекачкой нефтесодержащихеинлвоатсувод. Сточные водыитсомвази шлам наеоницамрфберег илиежкатв плавучий сборщик передаются пояаксечрмоспециальному трубопроводу,ьсялвкоторый нельзя объединять с другими трубопроводами.

       Передачу СВйеншвна береговыееинчюлказочистные сооруженияемтсиосуществляют следующим образом. Скапливающиеся в сборныхмеинлдрпсацистернах СВмовтсбдупередают наилыбрпсуда-сборщики, которыеяитрпдеоборудованы специальнымиокьлт?мкостями и системамиеинлватсодрпвакуумного при?ма, позволяющими приниматьеыназявс СВ с обслуживаемыхьлетидовзрп судов. После заполнения накопительных ?мкостеймовтсбду судно-сборщик направляетсямыньлетичо к ближайшему специализированномуемтсипричалу, гдеяаксечимонэосуществляется передачатюялвасдерпСВ черезеинлдзарспециальный коллекторокьлтна береговыеьлетидовзрпочистные сооружения. Какворткафправило, специализированные
       
причалы снабжены для этой цели перекачивающими насосными станциями (Кораблин, 2010).

Результативность передачи СВ на береговые очистные сооружения зависит, в

основном, от пропускной способности системы судно-сборщик - специализированный причал. Количество обслуживаемых судов зависит от объ?мов СВ, необходимых к передаче на берег, удал?нности специализированных причалов от места дислокации судна, а также от других факторов. В период интенсивной навигации, когда в портах находится большое число пассажирских судов, собрать весь объ?м скапливающихся на них СВ с помощью сборщиков практически невозможно. К тому же объ?мы сборных цистерн современных пассажирских судов часто в несколько раз превышают аналогичные объ?мы, имеющиеся на судах - сборщиках. Бывает, что и специализированный причал не в состоянии переработать весь объ?м собранных СВ хотя бы потому, что пришвартоваться у него и передать СВ может только одно судно - сборщик, так как длина типового причала для передачи отходов равна 32 м.

     Поэтому весьма перспективным представляется способ передачи СВ самими судами прямо в коллекторы, соедин?нные с системами городских канализаций.

     Сточные воды с пассажирских судов перекачиваются в коллектор по трубопроводам, подключ?нным к коллектору с помощью гибкого шланга, судовыми насосами закрытым способом. По проекту предусматривается при?м до 1000 м3 СВ в сутки.

     Практика показывает, что для решения проблемы удаления СВ с судов необходимо использовать ещ? один способ - обработу СВ непосредственно на судне с помощью установок для очистки и обеззараживания сточных вод (Истомин, 2012).

1.3 Способы очистки сточных вод на судне

     В мировой практике применяют разнообразные способы очистки СВ, базирующиеся на трех основных методах: физическом, химическом и биологическом. При этом, на практике чаще всего используются: механический, физико-химический, электрохимический и биохимический (Кораблин, 2010).
     
1.3.1  Механический

     Основан на изолировании из СВ крупных загрязнителей (бумага, ветошь) с последующим их измельчением. Для этой цели могут применятся простые фильтрующие сетки или решетки, задерживающие загрязнители, которые затем периодически удаляются. Для этой цели используют фильтры барабанного типа, в которых очистка фильтрующей поверхности от задержанных загрязнителей механизирована. Далее СВ проходит процесс отстаивания и очищения с помощью механических фильтров или центрифуг. Очищенная вода перед сливом за борт проходит обеззараживание. При механической очистке из стоков удаляется до 80 % ВВ. Степень очистки СВ в этих установках не удовлетворяет современным запросам, поэтому данный метод комбинируют с другими методами очистки (Черненко, 2002).

1.3.2  Физико-химический

     В судовых СВ имеется до 60 % органических загрязнителей находятся в коллоидном состоянии, не представляется возможным удалить их фильтрацией или отстаиванием. Поэтому для синтеза коллоидной суспензии, необходимо выполнить агломерацию (присоединение и накопление) коллоидных примесей с образованием крупных хлопьев загрязнений. Эта задача чаще всего решается с помощью химической обработки СВ.

     На основе данного метода разработано несколько различных способов очистки, из которых наибольшее распространение приобрели: очистка с помощью химических реагентов, реагентно-напорная флотация, озонирование и испарение (Панов, 2008).

Очистка с помощью химических реагентов

     Большую сложность представляет удаление из сточных вод органических загрязнений, которые находятся в коллоидном состоянии. Некоторые частицы удерживаются на установленном расстоянии друг от друга благодаря действию электрических сил отталкивания, вызываемых положительно заряженными ионами, которые адсорбируются из раствора на поверхности этих частиц. Величина сил
     
отталкивания, развиваемых заряженным двойным слоем ионов на поверхности частиц, называется электрокинетическим потенциалом.

     Между двумя частицами вещества возникают силы взаимодействия, которые вызывают притяжение и отталкивание частиц. Однако в тех случаях, когда силы отталкивания превосходят силы притяжения, коллоидная система остается в дисперсном состоянии. Чтобы изменить это состояние и довести его до слипания частиц в сточных водах вводят специальные коагулянты.

     В качестве коагулянтов применяют хлорное железо и сернокислый алюминий. При прибавлении в воду они вступают в реакцию с загрязнителями, содействуя их коагуляции. Коагуляция дестабилизирует дисперсную систему, образованную взвешенными в воде загрязнителями, способствуя слипанию частиц. Сущность химической коагуляции состоит в разделении коллоидного раствора на две фазы: растворитель и студнеобразная масса (Яковлев, 2002).

Существует два типа коагуляции: концентрационная и нейтрализационная.

     Коагулирование многовалентными ионами происходит по нейтрализационному механизму, а одновалентными - по концентрационному. Коагуляция может также осуществляться и анодным растворением металлов или даже при определенных условиях простым изменением рН среды. Большее применение получил сернокислый алюминий, который получают путем обрабатывания серной кислотой сырой или обожженной глины. В результате гидролиза солей в растворе образуются многоразовые ионы металлов, которые уменьшают силы отталкивания между коллоидными частицами путем сжатия диффузной части двойного электрического слоя, окружающего отдельные частицы. После нейтрализации сил отталкивания любое слабое перемешивание раствора может приводить к сталкиванию частиц, а силы притяжения заставляют частицы слипаться друг с другом, это приводит к созданию крупных хлопьев (Веляев, 2013).

Очистка реагентно-напорной флонтацией

     Сущность данного способа заключается в сочетании химической обработки сточных вод коагулянтом, путем обеспечения их всплытия на поверхность с последующим удалением хлопьев загрязнителей. Результативность этого способа
     
зависит как от условий коагуляции, так и от создания оптимальных режимов флотации. Флотацию, применительно к очистке сточных вод, можно рассматривать как процесс извлекания из жидкости частиц загрязнителей, находящихся во взвешенном или коллоидном состоянии, за счет прилипания их к пузырькам воздуха, образующихся в жидкости или введенных в нее. Прикрепившиеся к пузырькам воздуха частицы всплывают на поверхность, образуя удаляемый слой пены (Кораблин, 2010).

1.3.3  Электрохимический

     Способ электрохмической очистки основан на пропускании через электролит постоянного тока с помощью погруженных электродов. В этом случае на аноде будут происходить анодное растворение металла, а на катоде будет выделяться водород в виде микропузырьков газа. Если разместить электроды в сточной воде, частицы загрязнителей будут прилипать к пузырькам водорода и всплывать, образуя на поверхности слой эмульсии. Одновременно с этим и ионы металла от анода будут перемещаться к катоду, при их встрече с гидроксильными группами образуются гидраты закиси или окиси металлов. При использовании железных или алюминиевых электродов в сточной воде появляются их окиси, которые и являются коагулянтами. Далее происходят процессы коагуляции и флотации и осуществляется очистка сточных вод. Этот способ очистки еще называют электрохимической коагуляцией.

     Электрохимическая коагуляция требует значительных расходов металла и электроэнергии (Ермошкин, 2004).

1.3.4  Биохимический способ очистки сточных вод на судне

     Биохимический способ очистки СВ от содержащихся в них органических загрязнителей основан на аэробных биохимических процессах, в результате жизнедеятельности определенного набора микроорганизмов (биомассы), в рабочих отсеках очистных установок с принудительной аэрацией, так называемых аэротанках. Часто биомассу называют активным илом. В активном иле содержатся различные группы бактерий, плесневые и дрожжевые грибы. В нем также имеются разнообразные более организованные представители фауны: простейшие,
     
коловратки, черви, личинки, водные клещи, то есть все виды микроорганизмов, которые обычно присутствуют в СВ. В природе эти микроорганизмы питаются разнообразными веществами, содержащимися в воде. Процесс извлечения из СВ загрязнителей в естественных условиях идет довольно медленно. Поэтому в

биохимических	установках	специальными	искусственными	приемами

поддерживается заданный объем жизнеспособных микроорганизмов, обрабатывающий определенный объем загрязнителей за минимально возможное время. (Ветошкин, 2017)

     Для сохранения жизнедеятельности в СВ микроорганизмов вводят соответствующее количество кислорода или воздуха. Биохимические процессы называются аэробными. В несколько упрощенном виде процесс усвоения загрязнителей микроорганизмами можно представить следующим образом. Содержащиеся в СВ загрязнители, в виде растворенных и находящихся в коллоидном состоянии органических веществ, задерживаются на поверхности активным илом, происходит процесс биосорбции (поглощение растворенных веществ). Затем начинается процесс биохимического окисления, который разделяется на два этапа.

     Первый этап - биохимическое окисление легко окисляемых органических веществ до углекислого газа и воды. Так как микроорганизмы не имеют специальных органов пищеварения, то все необходимые для их жизнидеятельности вещества попадают в клетку путем осмотического всасывания через мельчайшие поры клеточной оболочки, а затем усваиваются. Для осуществления данного процесса микробы выделяют специфические вещества - ферменты, которые способствуют размельчению питательных веществ до молекулярного состояния и затем помогают их усвоить. Питательное вещество, усвоенное клеткой, перерабатывается в протоплазму клетки. В СВ органические вещества находятся в виде белков, жиров, углеводов, а также в виде продуктов их обмена. Все они довольно активно подвергаются биохимическому разложению, исключение составляют жиры, поэтому количество жиров в поступающей на обработку воде нормировано (Российский речной Регистр, 1993).
   
    Второй этап - синтез клеточного вещества активного ила из оставшихся органических веществ в СВ, за счет освободившейся энергии. На данном этапе размножение микроорганизмов активного ила замедляется из-за нехватки органических веществ, то есть ил находится как бы в «голодном» состоянии. Это заставляет микроорганизмы активного ила усваивать не только органические вещества, поступившие со СВ, но и большую часть органических веществ отмерших микроорганизмов, т. е. минерализовать органическую часть самого активного ила (Санитарная охрана окружающей среды, 2006).

     Следовательно, микроорганизмы активного ила, как и любые другие живые существа, зарождаются, развиваются, существуют определенный период и затем отмирают. Цикл жизнедеятельности активного ила продолжается строго определенное время. Для того, чтобы при благоприятных условиях органические вещества СВ превратились в органическое вещество микроорганизмов, а затем произошло самоокисление активного ила, требуется около 50 часов. Это означает, что СВ должны находиться в установке строго определенное время (обычно - длительное) (Серпокрылов,2009).

После обработки в аэротанке очищенные СВ отстаиваются, обеззараживаются

и удаляются за борт или направляются на повторное использование (например, в качестве воды для смыва в туалетах). Обычно судовые установки биологической очистки (УБО) предусматривают очистку лишь фекальных вод. Обезжиренные камбузные стоки и хозяйственно-бытовые воды проходят только процесс обеззараживания. (Большаков, 2013)

Биологическая очистка сточных вод осуществляется в установках двух типов:

        первый тип: УБО использующие режим «продленной аэрации», когда стоки аэрируются в течение от 16 до 24 часов. При этом органические загрязнители полностью окисляются или «сгорают». В установках этого типа СВ поступают на очистку без предварительного отстоя. В аэротанке загрязнители, находящиеся в СВ минерализуются стабилизированным илом и затем стоки переводят в отстойник. Осевший в отстойнике активный ил возвращают в камеру аэрации. Можно использовать для отстаивания и сам аэротанк. Преимуществом установок данного
     
типа является то, что они работают с очень малым приростом ила, а выводимый из установки избыточный ил имеет высокую зольность. Эффект очистки стоков по ВВ составляет 70-80 %.

     В установках продленной аэрации иногда наблюдается повышенный вынос ВВ. Это обусловлено тем, что активный ил в этих установках имеет легко подвижные хлопья, поэтому для этих установок характерно повышенное время отстаивания от 4 до 5 часов. По причине продолжительного времени аэрации и отстаивания стоков метод продленной аэрации рационально использовать только в установках с малой производительностью, например, в УБО транспортных судов

(Большаков, 2013);

          второй тип: УБО с отдельной минерализацией активного ила с периодом аэрации стоков до 4 часов. Так сокращение времени очистки связано с использованием значительной избыточной массы активного ила, что вызывает необходимость укомплектовывать такие установки специальной емкостью - аэробным стабилизатором, где при непрерывной аэрации в течение 5-10 суток происходит минерализация избыточного ила. При этом степень очистки по ВВ достигает 85-90 %. Метод очистки с отдельной минерализацией активного ила позволяет значительно снизить вынос ВВ. Вследствие малого времени аэрирования стоков можно значительно повысить производительность установки. Такие УБО целесообразно использовать на пассажирских и других судах с большой численностью экипажа (Рехтин, 2016, Большаков, 2013).

1.4	Способы обеззараживания судовых сточных вод

     Перед удалением сточных вод в море или другие водоемы, с целью предупреждения бактериального загрязнения, СВ подвергаются обеззараживанию. Обеззараживающий эффект любого бактерицидного реагента после его растворения в воде зависит от ряда факторов:


дозы и степени активности бактерицидного агента;


времени контакта с обрабатываемой водой;


количественного содержания бактерий в обрабатываемой воде;


степени поглощаемости бактерицидного агента водой и загрязнителями;

 стойкости бактерий и вирусов к данному бактерицидному агенту. Обеззараживание судовых стоков может осуществляться следующими

способами: обработкой воды хлорсодержащими реагентами, озоном или ультрафиолетовым облучением (Новиков, 2017).

1.4.1  Хлорирование сточных вод на судне

     Хлорирование является наиболее распространенным способом обеззараживания СВ. При насыщении воды хлором образуется хлорная вода, которая обладает сильными окислительными свойствами. Реакция взаимодействия хлора с водой называется гидролизом хлора. Хлор, соединяясь с водой, образует хлорноватистую кислоту, которая в свою очередь диссоциирует, образуя гипохлорит-ионы. При растворении в воде гипохлоритов высвобождаются его ионы. Хлор, находящийся в воде в виде хлорноватистой кислоты и иона гипохлорита, называют свободным активным хлором (Кучеренко, 2009).

     Бактерицидное действие хлора является результатом химической реакции вследствие чего парализуются жизненные процессы клеток бактерий и они погибают. Наиболее чувствительны к хлору бациллы брюшного тифа, дизентерии и вибрионы холеры. Степень обеззараживания зависит в основном от концентрации активного хлора, времени контакта, значения pH и температуры воды. Хлорноватистая кислота наболее эффективна, чем ион гипохлорита, поэтому увеличение pH снижает активность хлора (Зубрилов, 1989).

     Обычно на разрушение бактериальных клеток расходуется лишь некоторая часть введенного в воду хлора, а большая часть - на реакции с различными примесями, находящимися в очищенной СВ, например, на окисление остаточных загрязнителей - органических веществ. Существует термин «хлоропоглощаемость» воды, который характеризует количество хлора, поглощаемого примесями.

     Дозу хлора, необходимую для обеззараживания воды, в связи со сложной зависимостью хлоропоглощаемости от некоторых факторов, определяют исходя из величины остаточного хлора. При остаточном хлоре в воде после 30-минутного контакта более 0,3 мг/л, обеззараживание считается удовлетворительным.
     
     Рекомендуемая доза хлора для обеззараживания СВ составляет 8 - 20 мг/л при времени контакта 20-30 минут (Сиденко, 2004).

     При выходе судна в море за 12-мильную зону, где разрешен сброс необеззараженных сточных вод, насос-дозатор подачи хлорсодержащего раствора можно отключить. При этом следует помнить, что включать насос следует за сутки до прихода судна в порт. Такое время необходимо для того, чтобы произвести обеззараживание емкости выгружного отсека установки.

     Наиболее приемлемыми для судовых условий хлорсодержащими обеззараживающими реагентами являются гипохлориты кальция и натрия, монохлорамин. Менее приемлемым является использование хлорной извести (Фока, 2010).

1.5	Общая характеристика судовых сточных систем

В зависимости от устройства различают следующие сточные системы:

     со сбором сточных вод, которые накапливаются в сборных цистернах и передаются на берег или плавучий сборщик;

     с обработкой сточных вод в специальных установках, после чего вода отводится за борт, а шлам передается в приемные станции или сбрасывается в разрешенных районах моря;

     с рециркуляцией смывной жидкости, т. е. с последующим ее использованием в системах сточных вод после очистки и обеззараживания.

     Систему сточных вод, не предусматривающую их обработку, разрешается применять только на морских судах валовой вместимостью менее 200 per. т и числом людей менее 10. Причем эти суда не должны заходить в районы водопользования. Система хозяйственно-бытовых вод без их обработки допускается только на морских судах.

     Виды сточных систем выбираются с учетом класса, назначения и валовой вместимости судна, численности экипажа и пассажиров, района плавания, длительности пребывания в зонах, где отвод необработанных сточных вод за борт запрещен (Марпол 73/78).
     
     Устройство любых сточных систем должно исключать возможность проникновения и распространения запаха в помещения.

     Сточные системы должны состоять из оборудования (установки для очистки и обеззараживания сточных вод) или устройства для сбора, хранения и последующей передачи сточных вод на специализированные суда или береговые приемные устройства (Санитарные правила для морских судов СССР).

Магистральные трубопроводы выполняют с уклоном: 0,05 - нормальный, 0,03

- минимальный. Расчетная скорость течения сточных вод в магистральных трубопроводах должна быть не менее 0,7 м/с, так как при этом исключено выпадение осадков. Сточные воды от медицинских помещений должны отводиться по самостоятельным трубопроводам. При этом для их сбора допускается устанавливать самостоятельную цистерну.

     Отверстия, через которые с судна удаляют сточные воды, находятся несколько выше ватерлинии по одному из бортов («грязному»). По Правилам Регистра не разрешается трубопроводы сточных систем проводить через водонепроницаемые переборки, пищевые блоки, медицинские помещения, водяные, масляные и топливные цистерны во избежание их загрязнения

     В сточных системах с общей сборной цистерной сточных и хозяйственно-бытовых вод на трубопроводе хозяйственно-бытовых вод у цистерн устанавливаются гидравлические затворы. В этом случае для обеспечения надежной работы санитарно-технического оборудования на магистральном трубопроводе подвода хозяйственно-бытовых вод необходимо установить воздушную трубу.

Типовая схема системы сточных вод с обработкой приведена в приложении А. Эксплуатирующиеся  в  настоящее  время  судовые  системы  для  очистки  и обеззараживания СВ классифицируют по способу обработки: физико-химическая,

биохимическая или биологическая и электрохимическая.

     По первому методу работают СОСВ типа «HL-CONT» (Германия), СТОК (Росиия), «Neptumatic» (Швеция) и другие.

Достоинства данных установок:

 возможность полной автоматизации процессов;

    быстрый выход на номинальный режим работы установки после ввода е? в действие;
 возможность обработки всех видов СВ.

 Недостатки:

 высокие эксплутационные затраты;

 необходимость частых выводов из действия для очистки устройств;

 сложность системы управления и контроля за работой;

 токсичность химических реагентов;

потребность в химических реагентах и специальных электродах, что вызывает

дополнительные эксплуатационные расходы (Ермошкин, 2004).

     По второму - системы с продленной аэрацией: «Био-Компакт» (Германия), «UNEX-BIO» (Финляндия), «Biomaster» (Германия) », «LK» (Польша), , «Trident» (Великобритания), «JOWA BIO» (Швеция) и другие, а также с продленной минерализацией: «Evac» (Финляндия).

Основное достоинство данных систем:


высокая степень очистки СВ;


простота	установки,	что	обусловливает	их	невысокую	стоимость	и

простоту обслуживания;


возможность повторного использования СВ;


высокая  степень  разложения  органических  веществ  в  стоке  и  малое

количество шлама после очистки;


возможность полной автоматизации;

возможность очистки значительного объема сточных вод.

Недостатками являются:

     длительность процесса вывода СОСВ на нормальный режим (от 5 до 10 сут); чувствительность к гидравлическим колебаниям нагрузки;

     качество очистки зависит от солености и температуры стоков, дисперсности ВВ;
   
    влияние на процесс очистки жиров, масел, ПАВ; значительное время обработки СВ (в среднем 18–24 ч);

     высокие массогабаритные характеристики; гибель ила в случае прекращения подачи СВ на 20–30 ч (Фрог, 1996; Мизгирев, 2014).

     Для транспортных судов с численностью экипажа до 100 человек наиболее приемлемы УБО с продленной аэрацией сточных вод, а для пассажирских и д.......................