Биологическая очистка сточных вод: что это такое, цели и задачи, сфера применения. Механизмы, методы и технология биологической очистки стоков. Плюсы и минусы различных видов очистки.

Биологическая очистка сточных вод состоит из комплекса мероприятий, которые предусматривают удаление растворенных элементов.

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.

Foto2Сточные 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.

Проблема загрязнения окружающей среды

Вода – это жизнь, но потребляем мы ее чистую, а возвращаем грязную. Если стоки не очищать, то время «драгоценной влаги», описанное многими писателями-фантастами, наступит очень скоро. Природа может очищать воду самостоятельно, но данные процессы протекают очень медленно. Количество людей увеличивается, объемы потребления воды также возрастают, поэтому проблем организованной и тщательной очистки стоков стоит особенно остро. Самой эффективной технологией очищения воды является именно биологическая. Но, прежде чем рассматривать основные принципы ее работы, нужно разобраться с составом воды.

Проектирование очистных сооружений

Строительство и водоподготовка

Чистая вода – одна из самых главных ценностей на земле. Именно эта природная жидкость используется человеком для различных целей: животноводства, промышленного производства, полива культурных растений и т.д. Именно поэтому качественная и своевременная очистка сточных вод, восполняющих необходимые запасы этой природной жидкости – первостепенная задача любого предприятия.Однако необходимо учитывать тот момент, что процесс водоочистки регламентирован нормами санитарно-эпидемиологической службы. А это значит, что проектирование очистных сооружений – комплекс необходимых, но достаточно сложных и трудоемких работ. Только качественный детально продуманный проект позволит создать максимально эффективную и безопасную систему водоочистки.

Наши очистные сооружения сточных вод

На сегодня регламентирующие акты и существующее законодательство Российской Федерации различают несколько принципиально разных подходов к очистке сточных вод. Среди них можно выделить несколько основных. Это — технологии по механической, физико-химической, химической или биологической очистке. Справедливо отметить, что каждый из существующих типов устранения водных загрязнений имеет как свои достоинства, так и недостатки. Именно поэтому выбор очистных сооружений — это серьезный процесс, который зависит от задач конкретного типа. Проекты очистных сооружений сточных вод, которые реализует завод ГК «Эколос» основаны как на единичных, так и на комбинированных процессах. Это позволяет достигать максимальных результатов от вложенных средств.

Что такое биологическая очистка сточных вод?

Биологическая очистка сточных вод состоит из комплекса мероприятий, которые предусматривают удаление растворенных элементов, во время которых задействуют простейшие бактерии. При применении людьми, вода насыщается органическими элементами, которые после растворения представляют угрозу для природы.

Какие элементы содержит загрязненная вода:

  • ПАВ;
  • хлоросодержащие примеси;
  • жиры;
  • сульфаты;
  • фосфаты (стиральные гели);
  • нефтепродукты.

Отработанная вода отправляется в канализацию, проходит очищение, и лишь потом становится пригодной для повторной эксплуатации или вывода в реку. Очистные строения необходимы чтобы устранять посторонние примеси, яиц глистов, органических загрязнений, бактерий, азота, фосфора.

Состав бытовых сточных вод

В любом доме с водопроводом есть и канализация. Она обеспечивает нормальные процессы транспортировки стоков из квартир и домов к станциям очистки. В канализационных трубах течет обычная вода, но загрязненная. Примесей в ней всего лишь 1%, но именно он делает стоки непригодными для дальнейшего применения. Только после очистки воду можно будет повторно использовать для питья и в быту.

Химический анализ воды

Точный состав сточных вод назвать нельзя, поскольку он зависит от места взятия специальной пробы, но даже в одном и том же месте количество и набор примесей могут различаться. Чаще всего в воде содержатся твердые частички, биологические примеси, неорганические включения. С неорганикой все просто – ее удаляет даже самый простой фильтр, но с органикой вам придется побороться. Если ничего не делать, данные вещества начинают распадаться и образовывают гниющий осадок (отсюда – неприятный характерный «запах канализации»). Причем гнить начинают не только разложившиеся органические вещества, но и вода.

Если в двух словах, то в состав стоков входят жиры, ПАВы, фосфаты, хлоридные и азотные соединения, нефтепродукты, сульфаты. Самостоятельно из воды они исчезнуть не могут – нужна комплексная очистка. Особенно остро проблема стоит в тех домах, в которых проведена автономная система водоотведения и водоснабжения, ведь на каждом участке есть и выгребная яма, и скважина на воду. Если стоки не очищать, они могут попасть в кран – и ситуация станет опасной для жизни.

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.

Принцип анаэробной очистки

Во время анаэробной очистки сточных вод загрязненная вода подается в метантенк куда одновременно с ним вводят активный ил, содержащий простейших и прокариотов. Далее происходит соединение и нагревание содержимого.

Дефицит кислорода приводит к тому, что из органики выделяются жирные кислоты, которые трансформируются в двуокись углерода и углеводород. Ил постепенно стекает в отверстие на дне резервуара, а полученный газ через трубу в крыше.

Системы и решения по очистке и перекачки стоковых вод

КОС изготавливаются, как более сложная конструкция, потому что канализационные водосбросы включают довольно большое скопление примесей и требует для их удаления использование комбинированных приемов очищения.

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.

Важно. В каждом очистном сооружении формируется специфический биоценоз (совокупность живых организмов, способных переработать загрязнения).

Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза.

Технологическая схема аэробной чистки

Foto4Агентом 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.

Foto5

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.

Переработка осадка

Осадок перерабатывается в аэробных условиях без подачи кислорода. Органические вещества разлагаются благодаря работе аэробных микроорганизмов. Примерами могут быть:

  • биотуалеты для домов;
  • септики;
  • отстойники и осветлители с двумя ярусами – перегниватели.

В септиках и перегнивателях сточные воды отстаиваются и обрабатывается осадок.

Если обеспечена подача кислорода, то органика в осадке окисляется:

  • аэротенки;
  • аэробные стабилизаторы.

Ливневые очистные сооружения

Ливневые очистные сооружения по очищению водовыпусков исполняют функцию отведения, сбора и очистки поверхностных вод. Эти очистные станции монтируются в зонах скопления талых, поливомоечных и дождевых вод: участки шоссе с уклонами, стадионы, спортивные площадки, водостоки крыши различных строений и необходимы для защиты их от подтопления, а кроме того, оберегают водоёмы от загрязнённых поверхностных вод.

Комплексный подход

В современных системах водоподготовки методы очистки используются комплексно, дополняют друг друга для повышения эффективности. Нет ни одного универсального способа избавить воду от всех загрязнений путем проведения одной технологической операции. Мы видим сложные фильтрующие системы в квартирах и домах, состоящие из предварительной фильтрации, установок ионного обмена и обратного осмоса, аэрационных колонок и УФ-стерилизаторов. На предприятиях, где водооборот значительно больше, применяют мощное оборудование, задействующее физические, химические, электрические свойства примесей, биологическую очистку воды в аэробных и анаэробных условиях. Важно правильно подобрать очистительные сооружения под состав загрязнений и реализовать их бесперебойную работу в заданных условиях.

Расчет стоимости и составление сметы

Строительство и водоподготовка

Немаловажную роль в проектировании играет стоимость работ и всего устанавливаемого оборудования в целом. Для определения точной суммы, которая потребуется для оплаты техники и строительно-монтажных работ при возведении проектируемых зданий и сооружений, составляется сметная документация. Она учитывает все возможные статьи расходов, что позволяет оценить точную стоимость оборудования, гонорар рабочих, выплачиваемые налоги и т.д. Доверив данную работу специалистам, можно быть уверенным в том, что все суммы будут рассчитаны с максимальной точностью. Начисление накладных расходов и сметной прибыли осуществляется по действующим нормативам и государственным стандартам.

Создать Запрос.

Конкурс «био/мол/текст»-2019

Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «био/мол/текст»-2019.

Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.

Спонсор конкурса — : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

4. Плюсы и минусы всех методов биологической очистки

Таблица 1. Эффективность очистки в зависимости от способа

Занимаемая площадь Скорость очистки Потребность в воздухе Типы загрязнений Круглогодичная эксплуатация
Поля фильтрации, биопруды большая низкая да органические нет
Биологические очистные сооружения Малая высокая да органические да

Принципы биологической очистки и список необходимого оборудования

С учетом текущих принципов биологической очистки подбирается оборудование для организации очистной биостанции. Основные варианты:

  • биологические пруды;
  • поля фильтрации;
  • биофильтры;
  • аэротенки;
  • метатенки;
  • фильтрующие колодцы;
  • песчано-гравийные фильтры;
  • каналы циркуляционного окисления;
  • биореакторы.

Обратите внимание, что для искусственной и естественной очистки стоков могут применяться различные методики.

Особенности доочистки

Полностью очищенная сточная вода используется для полива сельхозкультур либо сбрасывается дальше в рыбхозводоёмы, ближайшую реку. Если бытовая химия, изначально поступающая в сток предприятия или домохозяйств, не была полностью удалена, недоочищенная вода опасна, сбрасывать её в реки запрещено. Для этого и нужна доочистка сточных вод. Она заключается в нескольких действиях:

  • уменьшается содержание взвесей;
  • удаляются остатки моющих веществ (поверхностно-активных реагентов), снижается до предельно допустимого значения содержание азотных и фосфорсодержащих включений;
  • вода проходит аэрацию и ультрафиолетовое обеззараживание.

Глубокое очищение предполагает использование биореакторов с более заглубленными очищающими средами. В качестве примера – денитрификация (полное удаление азотсодержащих включений из стока). В зависимости от реальной ситуации существующая система биоочистки реконструируется.

Биоочистка сточных вод – наиболее выгодное решение по сравнению с другими способами очистки. Она не требует редких компонентов и материалов. Желающие могут соорудить такую станцию самостоятельно, используя очищающие материалы, имеющиеся в свободной продаже.

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.

Foto7Производители выпускают препараты, где сконцентрировано определенное количество штаммов натуральных бактерий.

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

Внимание. Производитель в описании своей продукции указывает, с какими загрязнениями она справляется.

Популярные биопрепараты:

Название Цель использования Цена
Biofos Очистка бытовых сточных вод 43 р./25 мг
bioExpert BIO STARTER Стимуляция развития активного ила в септике или выгребной яме 565 р./400 г
Unibac (compost, start, winter, effect) Очистка бытовых и промышленных стоков, наращивание активного ила 470-750 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.

Справка. Полезные бактерии на 99% снижают число кишечных палочек и разрушают яйца гельминтов.

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

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...