T-w-f.ru

Ремонт от TWF
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод

В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод?

Уровень современной промышленности обуславливает максимальную интенсификацию всех технологичных процессов, и сопутствующую ей экономию средств.

Схема биологической очистки бытовых сточных вод.

Для того чтобы снизить производственные расходы большинство прогрессивных предприятий практикуют безотходное производство, которое обеспечивает наиболее рациональное использование всех ресурсов.

Одной из главных особенностей данной технологии, предопределяющих её сущность, является вторичное использование сточной воды. Для того чтобы можно было заново применять уже отработанные сточные воды требуется их качественная очистка и обеззараживание.

1 Какое назначение биологических способов очистки воды?

На сегодняшний день максимальная фильтрация воды возможна исключительно при комбинировании доступных методов очистки — ни один отдельно взятый способ не может гарантировать достаточную эффективность.

В то время как организация поэтапного процесса, когда каждый способ очистки отвечает за удаление определенных загрязняющих веществ, дает возможность получить необходимый результат.

Ключевым способом обработки стоков является микробиологическая очистка воды, в её основе лежат естественные закономерности биохимического самоочищения природных водоемов, которые имитируются при помощи промышленных технологий.

Кроме очистки сточных вод промышленных предприятий, биологические методы обработки воды показывают отличную эффективность при очистке коммунально-бытовых стоков.

В этом случае раскрывается одно из главных достоинств такого метода: биохимическая очистка воды делает возможным её дальнейшее использование в сфере сельского хозяйства в качестве удобрений. Биохимический метод очистки считается одним из самых популярных и востребованных в этой сфере.

В целом, проанализировав сферы применения биологической очистки сточных вод, можно сделать вывод, что данный способ распространяется практически на все области промышленности:

  • Фармацевтическая промышленность;
  • Пищевая промышленность;
  • Химическая промышленность;
  • Целлюлозно-бумажное производство;
  • Сфера санитарно-гигиеничного обслуживания;
  • Сельско-хозяйственная сфера;
  • Нефтеперерабатывающая промышленность.

Крупные очистные сооружения для биохимической обработки сточных вод.

Идентичная естественной биологическая флора, которую содержат современные биофильтры, дает возможность получить высококачественную очистку бытовых и промышленных сточных вод.

А они уже, впоследствии, могут повторно применятся в технологических процессах, либо безопасно утилизироваться, не оказывая, при этом, негативного влияния не экологию.
к меню ↑

2 Преимущества и недостатки

Способ биологической очистки заключается в том, что окисление, расщепление и последующее уничтожение органических загрязнений сточной жидкости является результатом процесса жизнедеятельности простейших микроорганизмов.

Эти микроорганизмы искусственно культивируются в специальных устройствах (биофильтры, аэротенки и т.д.), через которые проходит обрабатываемая вода.

Всю совокупность биологических методов обработки условно разделяют на две группы, которые зависят от вида используемых микроорганизмов:

  • Аэробный способ – для очистки воды применяются бактерии, жизнедеятельность которых возможна только при неограниченном доступе кислорода;
  • Анаэробный способ – использование микроорганизмов, которые не нуждаются в кислороде.

Пустой резервуар для биологической очистки сточных вод в бытовых условиях.

Также иногда выделяют ещё одну – азотную группу, это бактерии, которым для жизни необходима насыщенная азотом среда.

к меню ↑

2.1 Аэробная биологическая очистка

Аэробный способ очистки бытовых и промышленных вод дополнительно делится на категории, которые определяются типом используемых резервуаров, где выполняется обработка стоков.

Это могут быть: биофильтры, биологические пруды, поля фильтрации, либо аэротенки. В целом, непосредственно на саму сущность метода очистки, вид резервуара не оказывает никакого влияния – все они имеют идентичный способ минерализации загрязняющих веществ.

Основным биологическим веществом для аэробной очистки является «активный ил», который иногда называют биопленкой. На каждом предприятии, в зависимости от состава сточных вод, структура активного ила будет разной.

Сам по себе активный ил существует в виде хлопьев темно-коричневого цвета, размер которых не превышает пары сотен микрометров. Среднестатистический ил на 30% состоит из твердых неорганических частиц, а на 70% из живых микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности используют твердые частицы как среду обитания.

Основную часть бактерий в активном иле составляют организмы семейства Pseudomonas, однако разный состав стоков будет определять преобладающую группу микроорганизмов.

Главной характеристикой активного ила, которая предопределяет его очистные способности, является возможность бактерий использовать органические загрязнители как средство питания. Такие бактерии поглощают внутрь своей клетки загрязняющие вещества, которые там подвергаются изменению биохимической структуры.

В целом, полная аэробная биологическая очистка бытовых и промышленных стоков, при выполнении всех технологических требований, способна обеспечить удаление около 90 процентов всех окисляемых загрязнений содержащихся в воде.

На сегодняшний день технология аэробной очистки требует искусственного ускорения процесса, так как его естественное протекание требует больших временных затрат. Естественная аэробная биологическая очистка осуществляется на специальных полях фильтрации, такой способ, помимо длительного периода протекания, характеризуется ещё и слабой эффективностью, которая не превышает 50% по большинству наиболее распространенных загрязнителей.

Для того чтобы в промышленных условиях ускорить аэробный метод используются специальные емкости, при пребывании в которых сточные воды искусственно насыщаются кислородом. Такие резервуары на дне имеют пористые контейнеры из полимерного материала, в которых культивируются колонии микроорганизмов.

Под контейнерами располагаются аэраторы – трубы с маленькими отверстиями, что наполняют воду кислородом. Также катализирующим фактором является температура жидкости, которая должна поддерживаться на необходимом уровне.

К слову, и сами микроорганизмы производят определенную регуляцию среды обитания – в процессе окисления и разложения органических загрязнений происходит выделение значительного количества энергии, что существенно повышает температуру жидкости.

Такие устройства для биологической обработки воды, помимо промышленных очистных сооружений, получили широкое распространение и в бытовых условиях – биофильтры часто применяются при конструировании септиков. Или небольших очистных конструкций индивидуального использования на загородных коттеджах и дачах.
к меню ↑

2.2 Анаэробная биологическая очистка

Анаэробный способ очистки подразумевает превращение органических загрязнителей после протекания всех реакций в форму биогаза – метана, который используется в дальнейших технологических процессах для сжигания.

Микроорганизмам, для преобразования загрязнителя в метан, необходимо выполнить 4 этапа разложения:

  1. Трансформация органических веществ в мономерные соединения.
  2. Мономеры в процессе ферментативного распада переходят в форму короткоцепочечных кислот.
  3. Кислоты окисляются в уксусную кислоту.
  4. Далее, происходит образование метана, совместно с которым выделяется углекислый газ.

Состав биогаза, который будет выделяться, и концентрация в нём метана, зависит от состава загрязнений стоков.

Анаэробный способ очистки является основным методом биологической обработки воды в химической и пищевой промышленности, а также бытовых системах фильтрации сточных вод.

Такие биофильтры не теряют эффективность при повышении концентрации загрязняющих веществ в жидкости, кроме того, теряет актуальность вопрос утилизации излишнего количества активного ила.

Немаловажным преимуществом анаэробного метода является уменьшение расходов на оборудование, и сопутствующих эксплуатационных расходов, так как для протекания анаэробной очистки не нужна искусственная аэрация воды.

В целом, эффективность биологической очистки сточных вод бытовых и промышленных предприятий зависит от следующих факторов:

  • Сточная вода не должна содержать какие-либо агрессивные токсичные вещества (они могут стать причиной гибели микроорганизмов);
  • Поддержание оптимального температурного режима;
  • Соблюдение граничной допустимой концентрации загрязнения стоков, важно учитывать нагрузку на ил, по количеству веществ-загрязнителей;
  • Время протекания реакции;
  • Необходимый уровень аэрации;
  • Особенности конструкции очистного сооружения.

Стоит понимать, что любой способ биологической обработки является лишь одним из этапов, необходимых для полной очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Для того чтобы стоки могли повторно участвовать в технологических процессах либо безопасно утилизироваться, им нужно пройти как минимум 3 стадии очистки: механическую, биологическую и обеззараживание.
к меню ↑

3 Необходимое оборудование

Очищенная биологическим методом жидкость проходит последний этап обработки.

Биологические методы очистки сточных вод требуют использования оборудования, которое классифицируется на следующие группы.

Сооружения для естественной очистки стоков:

  • Поля фильтрации (разделяются на поля наружной и подземной фильтрации);
  • Фильтрующие колодцы (в основном применяются в бытовых условиях);
  • Песчано-гравийные фильтры;
  • Каналы циркуляционного окисления;
  • Биологические водоемы с природной аэрацией.

Устройства для искусственной биологической очистки воды:

  • Биофильтры, загружающиеся пеностеклом;
  • Дисковые биофильтры;
  • Биофильтраторы;
  • Биореактор для очистки сточных вод;
  • Биофильтры с затопленной ершовой загрузкой;
  • Установки продленной аэрации – аэротенки (способ полного окисления);
  • Установки для аэрации со стабилизацией лишнего количества активного ила.

Наиболее распространенным устройством, как в промышленной сфере, так и для очистки бытовых стоков, являются аэротенки. Такие биофильтры в основном выполняются в виде прямоугольных резервуаров с глубиной в 1-2 метра и оснащаются искусственными системами наполнения воды кислородом.

Это довольно компактные биофильтры, отличающиеся высокой эффективностью обработки воды, которые выполняют трехфазное окисление органических загрязнений.

В процессе первой фазы происходит непрерывное увеличение количества активного ила за счет присутствующей в стоках органики, во второй фазе – большая часть органических загрязнений «съедена» илом и темпы его прироста сократились.

В третьей фазе – микроорганизмы испытывают недостаток питательных веществ, что вынуждает их поедать отмершие бактерии, что ведет к саморегуляции всей системы.
к меню ↑

Биологическая очистка воды

Человечество не может обходится без воды. Вода – это жизнь. Вода — это производство. Вода- это развитие нашей цивилизации. Ценность воды как ресурса подкрепляется также её способностью к возобновлению и восстановлению. Поэтому до момента возврата в природную среду следует провести мероприятия по очистке сточных вод.

  • 1. Цели и задачи биологической очистки воды.
    • 1.1. Необходимость очистки сточных вод.
    • 1.2. Сфера применения биологической очистки сточных вод.
  • 2. Механизм и технология процесса очистки отработанных стоков.
    • 2.1. Механизм очистки сточных вод.
    • 2.2. Технология биологической очистки стоков.
  • 3. Какие сооружения и станции используют для очистки загрязнений сточных вод.
    • 3.1. Разновидности методов биологической очистки.
    • 3.2. Технологическая схема процесса станции биологической очистки сточных вод.
  • 4. Плюсы и минусы различных методов биологической очистки.
  • 5. Заключение.

1. Цели и задачи биологической очистки воды.

  • Очистка сточных вод – это последовательность шагов по удалению органических и неорганических загрязнений промышленных, хозяйственных, бытовых стоков.

В настоящее время очистка воды включает в себя нижеприведенные методы:

1.1. Необходимость очистки сточных вод.

Человечество с давних времён осознавало ценность воды и понимало необходимость её очистки. Прежде чем вернуть воду природе, человек древности отстаивал её в резервуарах. Расслаиваясь, верхний слой воды возвращался в природу, а осадок служил удобрением. Ещё много тысячелетий назад человечество заметило способность воды к самоочищению. Нам, людям современности, конечно, понятны химические процессы разложения на простейшие вещества и обеззараживание с помощью солнечного ультрафиолета.

Принцип биологических очистных сооружений придуман самой природой. Однако в настоящее время развитие человеческой цивилизации идёт такими прогрессирующими темпами, что у нас просто нет времени на ожидание очистки стоков естественным способом. Вторая проблема, стоящая перед современным человеком, это рост потребления водных ресурсов, а соответственно и рост количества стоков, рост объёмов воды, которые нужно вернуть природе. У нас нет таких площадей и территорий для того, чтобы стоки самоочищались в естественных условиях.

Время и пространство — это те факторы, которые человек ставит во главу углу, взяв за основу метод природной биологической очистки сточных вод, ускорив его способом принудительной (искусственной) аэрации.

1.2. Сфера применения биологической очистки сточных вод.

Загрязнение воды определяется отраслевыми особенностями производств и потребностями домохозяйств. Это предприятия ЖКХ, предприятия агропромышленного комплекса, заводы по переработке нефти и нефтепродуктов, целлюлозно-бумажная промышленность, производство и выделка кожи, спиртовая, пищевая промышленность, СТО, АЗС, предприятия общепита, туристическая отрасль и т.д. В каждой конкретной местности сток по своему химическому составу будет различным. Соответственно, следует использовать расчётные показатели качества воды на входе, чтобы принять решение о способе очистки стоков.
К сточным водам относят также атмосферные осадки.
Как видно, состав сточных вод всегда будет отличатся и зависеть от отрасли и региона, где были взяты пробы. В самом общем по составу все загрязнения сточных вод делятся на:

Читать еще:  Как выбрать вытяжку для кухни

В составе стоков могут быть

  • Хлоридные и азотные соединения;
  • Органические соединения бензола, глюкозы, ацетона, этанола и т.д.;
  • Калий;
  • Фосфор;
  • Кальций;
  • Белки, жиры, углеводы.
  • ПАВы, фосфаты, сульфаты и прочие соединения.

Органические загрязнения при распаде создают гнилостные осадки, выделяющие характерный запах канализации. Именно для удаления органики используют биологический метод очистки сточных вод

2. Механизм и технология процесса биологической очистки отработанных стоков.

2.1. Механизм биологической очистки сточных вод

Органика, которая содержится в сточных водах является прекрасной средой, источником энергии и пищи для разнообразных микроорганизмов, которые своей деятельностью разрушают составные органические соединения до простых аминокислот, белков и т.д. Таким образом, колонии микроорганизмов растут, самовозобновляются, а при избытке «пищи» размножаются сверх нормативов.

Отмершие колонии погружаются на дно резервуара и удаляются с наравне с избыточными.

  • Принцип биологической очистки стоков основан на способности микроорганизмов расщеплять органические соединения до простых веществ – воды, метана, сероводорода, углекислого газа. Органика – это источник энергии для бактерий и простейших.

2.1. Технология процесса биологической очистки стоков

Ключевым компонентом в технологии биоочистки является активный ил. Для многих этот агент вызывает множество вопросов: «Ил как в речке?», «Как его сделать активным?», «От чего зависит его активность и эффективность?»

  • Активный ил- это специфический биоценоз живых организмов, перерабатывающих загрязнения сточных вод.

Биоценоз обладает определёнными характеристиками, которые рассчитываются исходя из потребностей очистки стоков с заданными параметрами входа и планируемыми параметрами выхода стока. Это значит, что состав активного ила будет отличатся в зависимости от характеристик загрязнений.

Какие организмы входят в состав активного ила? Это бактерии, дрожжи, грибы, простейшие, коловратки, кольчатые черви и прочие.


Рис.2. Разнообразие микроорганизмов.

Для активного потребления бактериями загрязнений требуется несколько условий:

  • 1. Наличие/отсутствие кислорода.
  • 2. Определённая температура.
  • 3. Кислотно-щелочной баланс.

В биологических очистных сооружениях используют аэробные и анаэробные бактерии.


Рис.3 Виды Аэробных и анаэробных бактерий, их классификация и назначение в процессе биологической очистки.

Аэробные бактериисуществуют только в среде, содержащей кислород. Они полностью расщепляют органику до СО2 и Н2О, наращивая собственную биомассу. Опишем формулой данный процесс: CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + биомасса бактерий, где CxHyOz – органическое вещество.
Анаэробные бактерииживут без кислорода, из-за этого прирост их биомассы невелик. Анаэробный тип бактерий используется в бескислородном брожении органических соединений с образованием метана. Формула: CxHyOz -> CH4 + CO2 + биомасса бактерий

3. Какие сооружения и станции используют для очистки загрязнений сточных вод.

3.1. Разновидности способов биологической очистки.
Все способы биологической очистки делятся на естественные и искусственные.

ЕстественныеИскуственные
Дренажные или фильтрационные поляБиофильтры
БиопрудыМетатенки (анаэробные реакторы)
Аэротенки (аэробные реакторы)
фильтрующие колодцы
песчано-гравийные фильтры
каналы циркуляционного окисления
Станции биологической очистки (биореакторы)

3.2. Технологическая схема процесса станции биологической очистки сточных вод.

А теперь рассмотрим, как на практике работает очищение воды биологическим способом в очистных сооружениях.


Рис5. Технологическая схема процесса очистки стоков в очистном сооружении.

В очистных сооружениях биологического типа процессы расщепления органических веществ происходят в одном резервуаре, но в разных отсеках (зонах). Это значительно сокращает площадь, отводимую под станции биологической очистки.

В Первой аноксидной зоне удаляются азоты нитратов из возвратного активного ила, во второй — нитраты, образуемых в ходе процесса нитрификации в аэробной зоне для обеспечения требуемого качества очищенной воды по N-NO3.

На производительность процесса биологического удаления фосфора влияют: сколько времени сток нахождится в анаэробной зоне, сколько времени сток требуется для прохождения аноксидной и аэробной зон, какова масса легкоокисляемых органических соединений, возраст активного ила, концентрация нитратов в анаэробной зоне.

4. Плюсы и минусы всех методов биологической очистки

Таблица 1. Эффективность очистки в зависимости от способа

Занимаемая площадьСкорость очисткиПотребность в воздухеТипы загрязненийКруглогодичная эксплуатация
Поля фильтрации, биопрудыбольшаянизкаядаорганическиенет
Биологические очистные сооруженияМалаявысокаядаорганическиеда

5. Заключение

Биологическая очистка воды придумана самой природой. Однако развитие нашей цивилизации требует ускорения естественных процессов. В данном случае искусственное вмешательство человека в биологический механизм очистки идёт на пользу природе:

  • Сокращается время очистки воды.
  • В природу возвращаются продукты распада стоков –углекислый газ, вода, метан. Избыточный ил служит хорошим удобрением.
  • Низкая стоимость, так как для процесса биологической очистки не нужны дополнительные реагенты или устройства. Экономия происходит также за счёт сокращения персонала.
  • Биологическая очистка сточных вод создаёт естественный цикл природопользования.

Биологические

Методы биоочистки активно применяются в промышленных и бытовых условиях.

Использование микроорганизмов – обязательный этап улучшения качества сточных вод наряду с механическими, физическими и химическими способами.

Природный процесс, воссозданный в искусственных условиях, помогает справиться со многими загрязнениями без применения дорогостоящих технологий.

Что это такое и каков принцип работы?

После этапа механической фильтрации (удаления нерастворимых частиц) сточные воды попадают на биологическую очистку.

Принцип основан на способности некоторых микроорганизмов расщеплять органические соединения до простых веществ – воды, углекислого газа, метана, сероводорода. Органика является источником энергии для бактерий и простейших.

Сточные воды включают в себя нитраты, аммиак, аминокислоты – они содержат азот, который обеспечивает жизнедеятельность микроорганизмов.

Фосфор и калий добывается бактериями из минеральных солей.

Чем больше в сточных водах этих веществ, тем интенсивнее размножение микроорганизмов и эффективнее очистка.

Методы очистки сточных вод

Специалисты выделяют две большие группы методов биоочистки:

  • Естественные. Для улучшения качества сточных вод используются природные процессы, протекающие в воде, почве, растительных экосистемах. Загрязнения удерживаются, минерализуются, трансформируются или переносятся. Естественные экосистемы используются для доочистки сточных вод перед их спуском в водоемы.
  • Искусственные методы. Для их реализации используются сооружения, созданные человеком. В них помещаются аэробные или анаэробные микроорганизмы и обеспечиваются благоприятные условия для переработки загрязнений.

Эффективность

Биологическая очистка сточной воды в промышленных условиях избавляет от 98% загрязнений.

Чтобы поддерживать процесс, нужно все время вносить активные микроорганизмы.

Биологический метод помогает переработать такие загрязняющие вещества и их соединения:

  • Аммонийный азот;
  • Легкоокисляющиеся органические соединения: бензол, глюкозу, ацетон, этанол и т.д.;
  • Калий;
  • Фосфор;
  • Кальций;
  • Белки, жиры, углеводы.

К сточным водам относятся промышленные и хозяйственно-бытовые стоки, а также атмосферные осадки. Все эти группы обязательно проходят этап биологической очистки на промышленных или локальных сооружениях.

Плюсы и минусы

Преимущества биологической очистки:

  • Малое количество отходов. После переработки образуются вещества (углекислый газ, вода), которые легко утилизируются. Если при очистке выделяется метан, его используют для получения тепловой энергии. Переработанный ил – хорошее удобрение.
  • Системы для биологической очистки работают автономно. Для их обслуживания не нужно вводить реагенты, а с контролем процесса справится 1 человек.
  • Стоимость реализации биотехнологий ниже, чем на другие способы очистки воды.
  • Естественные реакции создают экологически чистый цикл природного использования.

Биологическая очистка сточных вод не лишена недостатков.

Главные минусы метода:

  • Сложность сохранения постоянного количества биомассы бактерий. Если их будет меньше нормы, сточные воды не очистятся полностью.
  • В постройку очистных сооружений нужно вложить много денег. Но со временем затраты окупаются.
  • Технологический режим очистки должен строго соблюдаться. При нарушениях эффективность метода значительно снижается.
  • Не все органические соединения подлежат переработке. Если в сточных водах есть токсические соединения, их нужно удалить, иначе биомасса погибнет.

Механизм процесса

Для улучшения качества сточных вод используется два метода: аэробная и анаэробная биологическая очистка. В первом случае процесс протекает с помощью кислорода, во втором – без него.

Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза.

Технологическая схема аэробной чистки

Агентом выступает биопленка или активный ил.

Это совокупность бактерий, грибов, простейших, представителей микрофауны того или иного рода/группы с заданными характеристиками.

Классическая схема аэробной очистки выглядит так:

  1. Сточные воды попадают в анаэробную зону аэротенка-вторичного отстойника. Там они перемешиваются с активным илом.
  2. В установку нагнетается кислород, при необходимости вводятся компоненты, способствующие переработке.
  3. Происходит два биохимических процесса: окисление органического углерода и нитрификация.
  4. Осуществляется один или несколько рециклов: воды снова перемешиваются с активным илом и обогащаются кислородом.
  5. Переработанные стоки отстаиваются – происходит гравитационное разделение иловой смеси.
  6. Избыточный активный ил поступает на переработку, а часть массы возвращается на исходную позицию.
  7. Очищенные воды поступают на доочистку или спускаются в водоем.

Этапы очистки отличаются в разных системах, но суть метода остается той же.

Анаэробной

Этот метод применяется, когда в сточных водах большое количество органических загрязнений, твердых осадков и активного ила. В ходе метаногенеза (так называется процесс анаэробной очистки) загрязнения конвертируются в биогаз, который состоит из метана и углекислого газа.

Технологическая схема классической анаэробной очистки:

    Сточные воды попадают в отсек, где происходит метановое брожение. После взаимодействия анаэробных бактерий с загрязнениями образуется метан, углекислый газ, сероводород. Эти газы утилизируются.

  • Сброженный осадок поступает в следующий отсек, где происходит обезвоживание ила в центрифуге. Затем очищенная вода спускается в водоем.
  • Обезвоженный ил поступает в барабанную сушилку. Выделившуюся воду утилизируют.
  • Сухой ил обеззараживается и становится материалом для компостирования.
  • Помощь микроорганизмов и бактерий

    Аэробные бактерии запускают процессы окисления и нитрификации. Для этого им нужен кислород. Микроорганизмы живут в диапазоне температур – от +9 до +28 градусов, рН – 5,0-7,0.

    • Псевдомонады – занимают 80% активного ила. Перерабатывают спирты, жирные кислоты, ароматические углеводороды, парафины и другие органические вещества.
    • Нитрифицирующие – окисляют соединения азота.
    • Серобактерии и тионовые бактерии – перерабатывают восстановленные соединения серы.
    • Нитчатые – окисляют соединения углерода.
    • Целлюлозоразлагающие – перерабатывают целлюлозное волокно.

    В активном иле также встречаются:

    1. дрожжи,
    2. плесневые грибы,
    3. простейшие,
    4. коловратки,
    5. малощетинковые кольчатые черви.

    Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде. Они запускают процессы брожения, аноксигенного окисления и метанообразования.

    Группы анаэробных бактерий:

    • Гидролитики – отвечают за первую стадию метаногенеза. Бактерии расщепляют белки, жиры, соединения целлюлозы, крахмала, обладают аммонифицирующей активностью. В результате образуется глицерин, жирные кислоты, аминокислоты, пептиды, моно- и дисахариды.
    • Ацидогенные – отвечают за вторую стадию метаногенеза. С помощью бактерий происходит маслянокислое, ацетоно-бутиловое, пропионовое, спиртовое брожение. Перерабатываются промежуточные продукты гидролиза.
    • Гетероацетогенные – отвечают за третью стадию метаногенеза. Бактерии переводят органические кислоты (масляную, пропионовую) в уксусную кислоту.
    • Метаногенные – завершают анаэробную очистку. Микроорганизмы образуют биогаз, перерабатывая водород, углекислый и чадный газ, ацетат, метиламин, метанол.
    Читать еще:  Устройство септика: принцип работы и базовые схемы организации

    Состав доминирующей микрофлоры зависит от характеристик стоков.

    Системы

    Для искусственной аэробной очистки чаще всего используют такие сооружения:

    • Аэротенк – резервуар, в котором стоки смешиваются с активным илом. Часто он разделен на несколько камер, где происходят разные этапы биоочистки. Резервуар оснащен аэратором – системой подачи кислорода.
    • Биотенк – разновидность аэротенков, в которой специальная загрузка позволяет увеличить общее количество биомассы.
    • Биофильтр – бассейн с дренажем на днище. Очистка стоков происходит путем минерализации. Биоценоз – пленка аэробных микроорганизмов.
    • Станция биологической очистки – локальное сооружение, которое устанавливается там, где нет возможности провести общесплавную канализацию. Очищенные стоки спускаются в грунт, а отходы используются в качестве удобрения. Станции перерабатывают объем сточных вод от 5 до 1000 куб. м. ЛОС очищают от 98-99% загрязнений.

    Процессы анаэробной очистки зачастую проходят в таких традиционных сооружениях:

    • Анаэробная лагуна – один или несколько отстойников, где стоки находятся от 1 недели до 2 месяцев. Газы выделяются в атмосферу.
    • Септитенк – отстойник закрытого типа, в котором осадок из образовавшихся твердых частиц перегнивает и расщепляется анаэробами.
    • Метантенк – конструкция, внешне похожая на септитенк. Но в резервуаре происходит перемешивание, обогрев и контроль основных параметров.

    Биопрепараты

    Биопрепараты применяют для выполнения таких задач:

    • Разложения органики: жиров, углеводов, белков;
    • Стимуляции работы активного ила;
    • Сокращения объема побочных продуктов в виде осадка;
    • Ускорения процесса переработки;
    • Снижения показателей биохимического потребления кислорода (БПК, ХПК);
    • Наращивания и восстановления активного ила.

    Производители выпускают препараты, где сконцентрировано определенное количество штаммов натуральных бактерий.

    Каждый биопрепарат содержит разные штаммы микроорганизмов, которые подбираются в зависимости от состава сточных вод.

    Популярные биопрепараты:

    НазваниеЦель использованияЦена
    BiofosОчистка бытовых сточных вод43 р./25 мг
    bioExpert BIO STARTERСтимуляция развития активного ила в септике или выгребной яме565 р./400 г
    Unibac (compost, start, winter, effect)Очистка бытовых и промышленных стоков, наращивание активного ила470-750 р./0,5 л.

    Доочистка хозяйственно-бытовых стоков

    В некоторых случаях после биологического этапа воды должны пройти доочистку.

    Это нужно, когда:

    • Их планируют спускать в маломощные водоемы, особенно предназначенные для рыбного хозяйства;
    • Их будут использовать в промышленности или в бытовых целях.

    Распространенный метод доочистки – отстаивание в биопрудах с естественной и искусственной аэрацией. В таких водоемах создаются благоприятные условия для массового развития микроорганизмов, которые расщепляют остатки загрязнений и борются с патогенами.

    Несколько месяцев воды отстаиваются в биопрудах, и после удовлетворительного лабораторного анализа поступают в конечный пункт.

    Полезное видео

    Смотрите интересный видеоматериал, в котором подробно рассказано о процессе очистки сточных вод биологическим методом.

    Заключение

    Биологическая очистка сточных вод – метод, основанный на возможностях микроорганизмов, при помощи которых можно перерабатывать органические и некоторые минеральные загрязнения.

    Особенности процесса:

    • Происходит при участии аэробных и анаэробных бактерий;
    • Осуществляется в природных или искусственно созданных условиях;
    • Метод удаляет 98-99% загрязнений;
    • Промышленная очистка стоков проходит в аэро-, био-, метантенках;
    • На любом участке можно установить локальные очистные сооружения;
    • Для запуска и интенсификации процесса используются биопрепараты;
    • Отходы, образующиеся в результате процесса, экологически безопасные;
    • Когда к сточным водам предъявляются повышенные требования по химическому составу, они проходят доочистку.

    Биологическая очистка – обязательный этап улучшения качества сточных вод. Соблюдение технологий делает процесс безопасным, высокоэффективным и даже полезным для окружающей среды.

    Обзор систем биологической очистки сточных вод

    В связи с широким потреблением водных ресурсов человечеством и невозможностью самостоятельного и быстрого очищения стоков в природных условиях возникла необходимость в искусственном очищении. И если избавиться от неорганических компонентов стоков можно с помощью гравитации, то для удаления органических примесей потребуется биологическая очистка сточных вод. О том, что это такое, и какие виды биологической очистки бывают, сегодня и пойдет речь.

    Что нужно знать

    Что это такое?

    Биологическая очистка стоков представляет собой очищение сточных масс за счет расщепления органических соединений колониями определенных микроорганизмов.

    Все дело в том, что органические примеси, находящиеся в сточных водах, являются питательной средой для большого количества микроорганизмов, в процессе жизнедеятельности которых разрушаются сложные органические соединения до аминокислот, элементарных белков и обрывков цепочек ДНК. В итоге образовавшийся материал стимулирует усиленное размножение микроорганизмов, вызывая, таким образом, взрывообразное увеличение численности колонии.

    Отмершие части колоний микроорганизмов вместе с непереработанной органикой выпадают на дно водоема или резервуара безвредным илом. Одновременно с этим происходит очистка стоков от ядовитых и сложных органических соединений.

    Биологические методы очистки сточных вод: сооружения и системы

    Аэробная биологическая очистка

    Для реализации метода аэробной биологической очистки используются колонии микроорганизмов, которым для поддержания жизнедеятельности необходим доступ к кислороду.

    Аэробный реактор (аэратотенк) представляет собой бетонную или металлическую емкость большого объема, на небольшом расстоянии от дна которого располагаются загрузки (в виде сита или «елочек») из полимерных материалов.

    Внимание: Загрузки являются основой для аэробных микроорганизмов.

    На дне аэробного реактора располагаются аэраторы — трубы, снабженные небольшими отверстиями. Проходящий по ним воздух насыщает канализационные стоки кислородом, создавая оптимальные условия для жизнедеятельности и увеличения колонии микроорганизмов.

    Миниатюрные образцы аэротенков получили широкое распространение при создании септиков для загородных домов и дачных участков.

    Анаэробная

    Биореакторы анаэробного типа (метатенки) представляют собой герметичные металлические или бетонные конструкции, в которых обитают колонии микроорганизмов, не нуждающиеся в кислороде.

    Однако жизнедеятельность анаэробных бактерий сопровождается выбросом большого количества метана. В связи с этим метатенки можно устанавливать только на ровной, хорошо продуваемой площади, по периметру которой должны быть установлены газоанализаторы, подключенные к системе пожарной сигнализации.

    Как и аэротенки, метатенки широко используются при создании локальных очистных сооружений для частного использования.

    Станция биологической очистки сточных вод

    В подавляющем большинстве случаев станция биологической очистки стоков представляет собой четырехкамерную конструкцию, ориентированную по поэтапное очищение канализационных вод с помощью активного ила и кислорода. При прохождении всех секций стоки очищаются на 98 процентов, вследствие чего полученная жидкость может быть повторно использована для полива или иных технических нужд.

    Несмотря на внушительное количество отсеков, станция отличается компактными размерами и простотой установки. Несмотря на то, что устройство не нуждается в дальнейшей откачке стоков, регулярное техническое обслуживание все же необходимо. Иными словами, необходимо систематически промывать секции при помощи мойки высокого давления и перезапускать агрегат.

    На данный момент существует множество компаний, предлагающих приобрести станции биологической очистки стоков. Важно понимать, что подбирать модель необходимо в соответствии с производственной мощностью, предполагаемыми условиями работы и собственными финансовыми возможностями.

    Мембранный биореактор

    Технология работы мембранного биореактора заключается в комбинировании различных мембранных и биохимических процессов.

    Иными словами, мембранный биореактор сочетает в себе процессы микро- и ультрафильтрации и процесс аэробного биологического очищения сточных вод.

    Мембраны выполняют роль своеобразного барьера для загрязнений с высокой селективностью, вследствие этого могут быть:

    • трубчатыми;
    • половолоконными;
    • плоскорамными.

    В зависимости от поставленных технологических задач мембранный реактор может быть использован как на этапе завершающего очищения (до стадии обеззараживания), так и для предварительного очищения перед процессом нанофильтрации и обратным осмосом при необходимости обессоливания воды.

    Биофильтры

    Наиболее часто биофильтры используются для обслуживания автономных канализаций дачи или частного дома.

    Биофильтр представляет собой компактную емкость с загрузочным материалом внутри. При этом аэробные микроорганизмы находятся в форме активной пленки и выполняют функцию биологической очистки стоков.

    Биофильтры делятся на два типа:

    • изделия с капельной фильтрацией;
    • устройства с двухэтапной фильтрацией.

    В первом случае устройства отличаются высоким качеством очистки, однако производительность остается невысокой. В то же время для изделий с двухступенчатой фильтрацией характерно как высокое качество очистки, так и высокая производительность.

    Как правило, биофильтры состоят из:

    • корпуса фильтрующего устройства;
    • изделия для распределения стоков по поверхности фильтра;
    • дренажной системы для отвода воды;
    • воздухораспределительной системы для обеспечения подачи кислорода.

    Устройства с фильтром капельного типа отличаются лишь порционным поступлением стоков. При этом вентиляция и подача кислорода обеспечиваются естественным путем за счет имеющихся в конструкции открытых пространств.

    Биологические пруды

    В случае с биологическими прудами процессы самоочищения сточных вод осуществляются в открытых искусственных водоемах. Такой способ намного выгоднее других методов очистки. Для обеспечения поступления достаточного количества кислорода глубина искусственного водоема не должна превышать один метр.

    Из-за большой площади водоема вода хорошо прогревается, что благоприятно сказывается на жизнедеятельности обитающих там микроорганизмов. Наиболее эффективно процессы очищения протекают в теплое время года, а при снижении температуры до шести градусов тепла окислительные процессы замедляются.

    Важно: При минусовых температурах бактерии впадают в спячку, поэтому в холодное время года биологические пруды не используются.

    Условно биологические пруды можно разделить на три категории:

    • водоемы с разбавлением (сточные воды перемешиваются с речной водой);
    • многоступенчатые водоемы без разбавления (стоки попадают в пруд только после предварительного отстаивания, нередко используется каскадный метод расположения водоемов);
    • водоемы для доочистки стоков.

    В то время как в первом случае процесс очищения занимает около 14 дней, на очистку стоков в многоступенчатых водоемах уйдет почти месяц.

    Схема

    Так как биологический реактор является лишь одной из ступеней в сложной системе очищения стоков, схема биологической очистки выглядит следующим образом:

    • канализационные воды поступают в первичную камеру (отстойник), где наиболее крупные включения выпадают в осадок;
    • затем частично осветленные стоки переливаются во вторую камеру, где насыщаются кислородом и подвергаются расщеплению крупных органических включений колониями микроорганизмов;
    • насыщенные кислородом сточные воды попадают в камеру биореактора, где происходит процесс разложения органической составляющей; последняя камеры служит для завершающей гравитационной очистки.

    Внимание: Как правило, на дне имеется известковая засыпка, эффективно соединяющая химически активные элементы. При этом на выходе из сооружения может располагаться дополнительный биологический фильтра, увеличивающий степень очищения до 99 процентов.

    Отзывы: преимущества и недостатки

    Как показывает практика, основными преимуществами биологической очистки стоков являются:

    • невысокая стоимость (стоимость очистки одной единицы стоков существенно ниже очищения стоков механическим или химическим методом);
    • надежность;
    • отсутствие необходимости в регулярном закупе расходных материалов (теоретически микроорганизмы не нуждаются в замене, так как являются самовоспроизводимыми живыми существами, но на практике заменять колонии надо, но не чаще одного раза в пять-шесть лет);
    • экологичность;
    • высокая степень очищения сточных вод (до 99 процентов).

    Доочистка

    После биологического очищения сточные воды могут быть направлены сразу в грунт или повторно использованы для полива растений. В некоторых случаях допускается выпуск очищенных стоков в водоемы, однако в большинстве случаев содержащиеся в сточных водах, очищенных биологическим методом, остаточные органические соединения, биогенные элементы, ПАВ и бактериальные загрязнения оказывают негативное влияние на водоемы. В связи с этим производственным сточным водам требуется доочистка, предусматривающая:

    • уменьшение объема взвешенных веществ;
    • снижения величин ХПК, БПК и содержания ПАВ, азота и фосфора;
    • обеззараживание;
    • насыщение стоков кислородом при их спуске в водоемы рыбохозяйственного назначения.
    Читать еще:  Вентиляция в гараже своими руками: схема, фото и рекомендации

    Выбор устройства доочистки зависит как от местных условий, так и от требований качества очищенных стоков. В каждой конкретной ситуации потребуется частичная реконструкция сооружения глубокой очистки.

    Таким образом, использование метода биологического очищения сточных вод не только выгодно, но и наиболее эффективно по сравнению с рядом других способов очистки.

    Особенности систем очистки сточных вод за городом

    Любой застройщик при благоустройстве загородного дома рано или поздно озадачивается вопросом, как устроить локальную канализационную систему. Современные технологии позволят решить этот вопрос несколькими способами, среди которых станция очистки, септик из бетонных колец и так далее. Но для выбора оптимального варианта необходимо комплексное решение.

    Способы очистки сточных вод

    Необходимо знать, что очищать сточные воды можно двумя способами: анаэробным и аэробным.

    ​Первый способ применяется в различных видах септиков – начиная от простых переливных септиков из бетонных колец и заканчивая локальными очистными сооружениями. Второй способ очищения используется в автономных системах канализации – станциях глубокой биологической очистки.

    Способ очисткиСуть способа
    Анаэробный.Очистка сточных вод происходит за счёт анаэробных бактерий, которым не требуется доступ воздуха. В этом способе степень очистки может достигать около 70% и поэтому воду на выходе из канализационной установки требуется дополнительно очищать. С этой целью используются поля фильтрации.
    Аэробный.Очистка сточных вод происходит за счёт аэробных т.е. требующих присутствия воздуха бактерий. Благодаря принудительному нагнетанию воздуха происходит более быстрый процесс расщепления загрязнённых вод, что позволяет достичь степени очистки свыше 95%.

    ​Первый способ применяется в различных видах септиков – начиная от простых переливных септиков из бетонных колец и заканчивая локальными очистными сооружениями. Второй способ очищения используется в автономных системах канализации – станциях глубокой биологической очистки.

    Септик из бетонных колец

    Этот вид локального очистного сооружения, работая по анаэробному принципу, несмотря на свою простоту и дешевизнутребует вдумчивого подхода. Вот какие особенности могут быть у этого вида септиков.

    Главный инженер компании «Артезиум» Дмитрий Задруцкий:

    – Хотя подобный вид очистного сооружения на участке часто сооружают самостоятельно, следует учесть ряд особенностей данного вида септика:

    • Очищение в этом виде септика происходит путем перелива стоков из камеры в камеру. И поэтому устанавливают 3-х камерные септики из бетонных колец.
    • Необходимо обратить внимание на диаметр колец. От этого зависит объем септика. Чем больше количество проживающих людей, тем больше нужен объем септика и количество камер.
    • Если на участке высокий уровень грунтовых вод, то для того чтобы избежать просачивания загрязненных вод в почву требуется лучшая герметизация септика.
    • Для лучшего очищения стоков, можно использовать специальные бактерии, а для доочистки стока, рекомендуется устроить поле фильтрации.

    К недостаткам подобного вида септика можно отнести:

    • Сложность монтажа и большой объём земляных работ;
    • В отличие от пластиковых септиков не обеспечивается полная герметичность стыков колец;
    • Необходимость использования для установки септика спецтехники и подъёмного крана.

    В этот септик можно сбрасывать туалетную бумагу, средства личной гигиены и производить слив из стиральной машины, но сброс из посудомоющей машины уже не желателен, т.к. образуется жировое отложение на стенках магистральной трубы. Невозможно использовать воду для полива, и необходимо периодически вызывать ассенизаторскую машину для откачки септика.

    Локальное очистное сооружение

    Разобраться какие процессы происходят в этом виде септика, нам поможет управляющий партнер компании «Тритон Пластик» (г. Москва) производитель септиков «ТАНК» Владимир Пивоваров:

    – Принцип работы септиков: сточные воды из домашних устройств самотеком направляются по трубопроводам в первую камеру септика, где проходит их естественная сепарация на легкие – жиры, маслянистые вещества, органические отходы и тяжелые составляющие. Тяжелые фракции опускаются на дно и со временем превращаются в ил, легкие вместе с водой поступают во вторую камеру для бескислородной переработки анаэробными бактериями, а затем, если она есть, и в третью камеру.

    А окончательная очистка стоков выполняется уже в полях фильтрации, подбираемых исходя из впитывающих характеристик грунта на участке и глубины залегания подземных вод во время монтажа.

    Органический ил, скопившийся в приемной камере септика в результате переработки тяжелых фракций из сточных вод, периодически утилизируется путем откачки через рукав ассенизаторской машины.

    Следует обратить внимание, что для подобного тип септика требуется обязательное устройстваполей фильтрации. Так как вода после септика очищается примерно на 60-70% и требуется её доочистка для сброса в грунт.

    После процесса дополнительной очистки вода очищается практически до 99%. Однако не рекомендуется использовать данные стоки для полива или других нужд.

    Владимир Пивоваров:

    – При сезонном проживании, откачка требуется один раз в 1-3 года в зависимости от количества проживающих человек и интенсивности использования. Это можно оценить, визуально открыв крышку люка в септике перед зимним периодом. При постоянном проживании откачка 1 раз в год или с добавлением бактерий раз 5-8 лет.

    В условиях же сезонного проживания, необходимо всего лишь раз в год производить откачку осадка из септика при консервации его на зимний период.

    А при постоянном проживании, используя засыпку специальных бактерий для интенсивного разложения осадка, примерно один раз в месяц, откачка требуется значительно реже, лишь раз в 5-8 лет.

    Септик можно использовать для любых типов грунтов, в том числе, нефильтрующих и с высоким уровнем грунтовых вод.

    К основным достоинствам подобного вида очистных сооружений относятся:

    • Долгий срок службы — более 50 лет;
    • Простота эксплуатации и энергонезависимость;
    • Возможность переработки в умеренных количествах органических веществ, которые попадают в септик вместе со стоками (моющих средств, бумаги или окурков);
    • Прочная оребрённая поверхность септика, и его изготовление из особо прочного пластика, увеличивает стойкостьк воздействию агрессивных химических веществ и сезонному перепаду температур.

    Станция глубокой биологической очистки

    Разбираемся, какие достоинства заключает в себе станция биологической очистки и как происходит очищение стоков.

    Эксперт компании «СБМ — Групп» производящей автономные системы локальной канализации «ЮНИЛОС» Бескищенко Максим.

    – Принцип действия станции глубокой биологической очистки основан на методе непрерывного культивирования микроорганизмов, которое происходит под действием кислорода или как его ещё называют методе аэрации. А очищение стоков происходит за счёт активного ила получающегося из бактерий и микроскопических животных.

    Активный ил – это взвешенная в воде активная биомасса, осуществляющая процесс очистки сточных вод в аэротенке. Образующееся при биологической очистке большое сообщество микроорганизмов интенсивно окисляют органические вещества.

    Благодаря органическим веществам, находящимся в сточных водах и избытку кислорода поступающего в установку, эти бактерии начинают бурно развиваться и затем склеиваются в хлопья, после чего они выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. При попадании в выходной отстойник ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды.

    Станция биологической очистки позволяет использовать очищенную воду для полива. А активный ил, образующийся в аэротенке, по своей структуре очень похож на речной и является ценным удобрением. Так что вызывать ассенизационную машину не придется.

    В отличие от выгребных ям, станция биологической очистки не накапливает нечистоты, а обеспечивает их биохимическое разложение на простые, безопасные соединения – техническую воду и стабилизированный активный ил, следовательно, отсутствует дурной запах. Поэтому станция биологической очистки может быть установлена вблизи дома, на удалении от 2-х метров, а очищенную воду можно сразу отводить на рельеф местности без использования систем почвенной доочистки.

    Разбираемся с особенностями эксплуатации подобной системы.

    Бескищенко Максим:

    – Несмотря на надежность работы системы, существует ряд правил, которых необходимо придерживаться для эффективной работы станции глубокой очистки, а именно: в канализацию запрещается сбрасывать отходы от строительства, химические вещества, полимерные материалы, нефтепродукты и другие биологически не разлагаемые соединения. А при отключении электричества, необходимо сократить водопотребление, так как возможно переполнение приемной камеры станции биологической очистки и попадание неочищенного стока в окружающую среду. Также необходимо производить своевременную откачку активного ила.

    Подведя итог можно отметить, что станция биологической очистки обладает следующими основными достоинствами:

    • Степень очистки в современных аэрационных установках превышает 95%, а очищенную воду можно направлять в водные объекты, без устройства дополнительных фильтрационных полей;
    • Станцию биологической очистки легко транспортировать. Также при установке станции не требуется проводить масштабные земляные работы или устанавливать ее на бетонное основание и анкерить её;
    • Механические свойства корпуса изготовленного из вспененного полипропилена позволяют устанавливать станцию в любой, самый «тяжелый» грунт даже при очень высоком уровне грунтовых вод;
    • Долговечность станции биологической очистки, её абсолютная герметичность, экологическая безопасность,устойчивость к коррозии, а также к воздействию агрессивных кислот и щелочей, позволяет эксплуатировать станцию глубокой биологической очистки не менее 50 лет.

    С чего начинается выбор автономной канализации

    Для того чтобы выбрать локальное очистное сооружение, потребителю в первую очередь необходимо ответить на несколько простых вопросов:

    • Сколько человек будет проживать в доме постоянно;
    • Какой тип проживания будет в вашем доме — сезонное или постоянное;
    • Какое количество сантехнических устройств образует стоки;
    • Площадь участка;
    • Особенности почвы, в которую будет устанавливаться очистное сооружение.

    Владимир Пивоваров:

    Зная, что городская норма потребления воды составляет 200 литров в сутки на одного человека, каждый потребитель может подобрать необходимый объём локальной очистной установки для своего дома.

    Важное влияние оказывает расположение септика на участке, почвенные характеристики и тот фактор, куда будет осуществляться сброс очищенных стоков. В зависимости от этого подбирается схема установки септика и соответствующее дополнительное оборудование. Так для классической схемы монтажа с низким уровнем грунтовых вод потребуются инфильтраторы, дренажные трубы или колодец, в соответствии с тем, как у вас будут организованы поля фильтрации.

    Владимир Пивоваров:

    – Садоводам нужно помнить, что посадка деревьев ближе 3-х метров от места расположения септика не разрешается, особенно тех деревьев, у которых очень мощная корневая система. А если на участке уже есть колодцы или скважины с водой, то установка фильтруюущей площадки септика должна осуществляться на расстоянии более 15 метров от них.

    Подводя итог, можно сказать что, вооружившись необходимыми знаниями, а главное, чётко представляя себе возможности и особенности того или иного очистного сооружения, любой застройщик сможет выбрать наиболее оптимальную систему канализации и тсанцию очистки канализационных стоков.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector