Аэробная очистка – что это такое, методы и принцип работы, технологические схемы и воздействие бактерий или микроорганизмов, процесс доочистки

Аэробная очистка сточных вод

Аэробный метод основан на использовании аэробных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура в пределах 20-40 С°. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или в виде биопленки. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены бактериями, простейшими, грибами и водорослями. Биопленка растет на наполнителе биофильтра и имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3мм и более. Биопленка состоит из бактерий, простейших грибов, дрожжей и других организмов.

Аэробная очистка происходит как в природных условиях, так и в искусственных сооружениях.

Очистка в природных условиях происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Поля орошения – это специально подготовленные для очистки сточных вод и агрокультурных целей площади. Очистка протекает под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием растений. В почве полей орошения находятся бактерии, дрожжи, водоросли, простейшие. Сточные воды содержат в основном бактерии. В смешанных биоценозах активного слоя почвы возникают сложные взаимодействия микроорганизмов, в результате чего сточная вода освобождается от содержащихся в ней бактерий. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры, и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются

полями фильтрации. Биологические пруды – это каскад прудов, состоящий из 3…5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Такие пруды предназначены для биологической очистки сточных вод или доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями.

Основными сооружениями искусственной аэробной биологической очистки с активным илом являются аэротенки. Аэротенк работает в паре со вторичным отстойником, где происходит разделение очищенной сточной воды на выходе из аэротенка и суспензии активного ила. При этом часть ила удаляется из системы, а часть возвращается в аэротенк для повышения его производительности и сокращения количества избыточного ила. В зависимости от степени загрязненности и объема сточной воды, состава загрязнений и условий очистки применяют различные гидродинамические режимы организации потока воды, ее циркуляции, подачи возвратного активного ила и аэрирования. Рабочие концентрации активного ила в аэротенках составляют 1-5 г/л (по сухому веществу) при времени пребывания сточной воды в системе от нескольких часов до нескольких суток. Для очистки в аэротенке часто необходимо дополнительно подавать биогенные элементы, прежде всего азот и фосфор. При недостатке их эффективность очистки снижается.

К сооружениям биологической очистки с активным илом относятся также окситенк (с аэрацией воздухом, обогащенным кислородом или чистым кислородом), фильтротенк (с разделением активного ила и сточной воды фильтрацией), окислительные каналы (с циркуляцией сточной воды и системами поверхностной аэрации), шахтные аппараты (в виде шахт или колонн для повышения давления воды).

Из систем аэробной очистки с биопленкой чаще всего применяют биофильтры - сооружения с загрузкой, на поверхности которой развивается биопленка микроорганизмов. Простейший биофильтр представляет собой слой фильтрующего материала (загрузки), насыпанный под углом естественного откоса, орошаемый сточной водой. Загрузка может быть изготовлена в виде отдельных съемных блоков из пластмассовых жестких или гибких материалов, из жестких ершей и т.п. В отличие от аэротенков биофильтры работают без вторичных отстойников.

Промежуточное положение между сооружениями с активным илом и с биопленкой занимают биотенки, сочетающие преимущества и аэротенков, и биофильтров. В биотенках с аэрацией жидкости, с активным илом и загрузкой из различных материалов жидкость с илом циркулирует и аэрируется в зазорах между загрузкой. В результате образования биопленки на поверхности загрузки средняя концентрация иловой смеси превышает концентрацию в аэротенках.

В современном биотенке-биоадсорбере сорбция загрязнений на поверхности загрузки, например на основе активных углей, сочетается с биоочисткой. При очистке загрязнения - токсиканты адсорбируются углем, при этом в системе, с одной стороны, уменьшается ингибирующее действие токсичных веществ на биоценоз, а с другой, при низких концентрациях субстратов в сточной воде в слое, граничащем с поверхностью активного угля, повышаются локальные концентрации и ускоряется разложение субстрата. При этом уголь биологически регенерируется. Биоадсорбционную очистку можно применять для удаления органических примесей, а также для удаления тяжелых металлов и радионуклидов из сточных вод.

Еще одной модификацией биотенка является реактор с псевдоожиженной насадкой (с взвешенным слоем), в котором интенсификация очистки возможна благодаря большой удельной поверхности носителя, на котором закрепляются микроорганизмы, и высокой скорости переноса кислорода. Концентрация биомассы в реакторе достигает 40 г/л, производительность же в 5-10 раз выше, чем в аэротенках, процесс более стабилен при перегрузках и менее чувствителен к токсичным загрязнениям сточных вод.

Избыток активного ила и биопленки с сооружений биологической очистки или неочищенные сточные воды можно отводить на иловые площадки (иловые карты), поля орошения и поля фильтрации. Иловые площадки предназначены для складирования и переработки активного ила и биопленки с очистных сооружений.

Анаэробная очистка сточных вод особенности технологии

Химические предприятия потребляют много сточных вод, сбрасывая впоследствии большое количество сильно загрязненных жидкостей. Таким образом, задача рационального комплексного применения водных ресурсов сегодня стоит особенно остро и является важной технической, экономической и технологической задачей. Один из методов анаэробная очистка сточных вод.

Почему сточные воды нужны очищать?

В сточных водах содержатся различные примеси, коллоидные и грубодисперсные частицы, минеральные, органические, биологические вещества. Чтобы сточные воды не оказывали негативного влияния на экологию, загрязняя окружающую среду, перед их сбросом нужно обязательно проводить очистку, главная задача которой – обеззараживание, осветление, дегазация, дистилляция, умягчение. Очистка сточных вод, загрязненных различными химическими веществами, производится разными способами. Самые популярные среди них – механические, химические, физико-химические и биологические.

Что собой представляет биологическая очистка сточных вод

Биологическая очистка производится с применением органических веществ. Данная методика основывается на способности микроорганизмов утилизировать растворенные в сточных водах органические вещества. Потребление органики происходит в присутствии и отсутствии кислорода.

Методы биологической очистки

Методы биологической очистки – аэробный и анаэробный. Анаэробный проводится при отсутствии контакта с кислородом. Благодаря доступной стоимости и высокой эффективности, данная методика пользуется максимально широким спросом в современной промышленности.

Методы аэробной очистки сточных вод: как происходит очистка сточных вод в аэробных условиях

Процесс обеззараживания загрязненных сточных вод с участием аэробных микроорганизмов проходит при условии постоянного доступа кислорода (именно от кислорода зависит жизнедеятельность органических веществ). Сам процесс очистки протекает в биореакторе или аэротенке (специальная емкость из пластика, металла или бетона). В резервуаре на незначительном расстоянии от днища располагаются сита и щетки – они выполняют роль основы для размещения колоний аэробных бактерий.

Для обеспечения постоянного доступа кислорода на дне емкостей прокладываются аэраторы – специальные трубки с отверстиями. Воздух, который проходит по ним, насыщает стоки кислородом и тем самым создает необходимые для жизнедеятельности и роста аэробов условия. Поскольку процессы окисления органических веществ сопровождаются выбросом больших объемов энергии, рабочая температура внутри аэротенка может заметно повышаться.

Для нормальной систем рассматриваемого типа нужна сложная система электроники. Она способствует поддержанию необходимых для жизнедеятельности аэробных бактерий условий.

Особенности процессов биологического очищения анаэробным способом

Анаэробная очистка применяется преимущественно для удаления осадка, ила и прочих загрязнений сточных вод. Также она используется для переработки других видов осадков, твердых отходов. Септики представляют собой подземные, герметично закрытые горизонтальные емкости, на дне которых образуется твердый осадок. Впоследствии он гниет и разлагается. Происходят данные процессы именно благодаря воздействию анаэробных микроорганизмов.

Главная задача септика анаэробной установки – отделение растворимых частиц жидкости от нерастворимых и разложение загрязнений посредством обработки анаэробными микроорганизмами. Преимущество анаэробных очистных систем – незначительное образование биомассы вредных микроорганизмов. Использовать метод целесообразно при невысоком уровне грунтовых вод.

Методы анаэробной очистки. Анаэробная биологическая очистка сточных вод

Процессы анаэробной очистки воды происходят в метантенках и биореакторах (данные установки являются герметичными). Материалы изготовления емкостей – металл, пластик, бетон. Поскольку для деятельности микроорганизмов кислород не нужен, все процессы очистки протекают без выброса энергии, и температура не повышается. При разложении органических составляющих, которые находятся в воде, численность колоний бактерий остается практически неизменной. Поскольку сложная система контроля за условиями среды в данном случае не требуется, стоимость методики получается сравнительно невысокой.

Главный недостаток анаэробной очистки – образование в результате деятельности анаэробов горючего газа метана. Поэтому конструкции можно устанавливать только на ровных, хорошо продуваемых поверхностях, по их периметру нужно обустраивать газоанализаторы с последующим подключением к системе пожарного оповещения. К слову, анаэробная очистка в большинстве случаев применяется для обслуживания загородных домов и дач в ЛОС.

Схема очистного сооружения и устройство итп (тепловых пунктов) зданий

Анаэробная очистка представляет собой не целостную схему, а только отдельную ступень в сложной системе очистки стоков от различных загрязнений. Схема переработки воды выглядит в очистном сооружении следующим образом:

  1. Стоки с содержанием органики и неорганики, крупных частиц (камни, песок), синтетических включений попадают в первую камеру (ее называют отстойником). В отстойнике происходит механическая очистка сточных вод под воздействием силы земного притяжения. Основные тяжелые составляющие оседают на дно емкости.
  2. После предварительной очистки стоки уже попадают во вторую камеру, где насыщаются кислородом. Крупные органические включения здесь же дробятся на мелкие частицы. В некоторых установках в данных камерах находятся елочки и щетки из стали, которые задерживают не разлагаемые компоненты вроде полиэтилена, синтетических волокон, других материалов, практически не поддающихся разложению.
  3. Насыщенные кислородов сточные воды перетекают в емкость биореактора, где разлагается органика.
  4. Финишная гравитационная очистка производится в последней камере. На дне данного отсека находится известковая засыпка, связывающая химически активные элементы.

На выходе из очистной станции может дополнительно устанавливаться отдельное фильтрующее устройство. Оно гарантирует максимальную степень очистки – до 99%. Станции биологической очистки после запуска работают полностью автономно.

Все преобразовательные процессы тесно взаимосвязаны и протекают в емкости анаэробного биореактора в установленном порядке. Любое технологическое нарушение приводит к сбою всех процессов. Поэтому проектирование очистных сооружений должно быть максимально точным – как и их настройка на соответствующую сточную воду.

В зависимости от преобладающего класса органических веществ (имеются в виду сточные водные массы), изменяется и состав биогаза, а также процентное содержание метана в нем. Углеводы разлагаются легко, но долю метана они дают меньшую. При разложении масел и жиров образуется большое количество биогаза со значительным содержанием метана. Процессы разложения протекают медленно. Жирные кислоты – в данном случае побочные продукты разложения масел и жиров – часто становятся дополнительным препятствием для нормального течения процесса разложения.

Самыми современными и совершенными сооружениями, используемыми для сбраживания осадков, являются метатенки. Благодаря их применению, сроки сбраживания заметно сокращаются – ведь искусственный подогрев значительно уменьшает объем сооружений. Сегодня метатенки повсеместно применяются в зарубежной и отечественной практике. Визуально они представляют собой резервуары – железобетонные, цилиндрической формы, с коническим днищем, герметичным перекрытием. Вверху резервуара предусмотрен колпак для сбора и отвода газовых масс. Метатенки оборудуются пропеллерной мешалкой, устанавливаемой в цилиндрической трубе и работающей от электродвигателя, теплообменником, имеющим вид системы труб, патрубками.

Для выгрузки отферментированных масс используется особое устройство – аппарат с вертикальной трубой, сливным патрубком, запорным устройством. Внутрь метатенка осуществляется подача смеси из свежего (сырого) осадка, который находится в первичныз отстойниках, а также активный ил (он попадает после аэротенка во вторичный отстойник). Следующий этап рабочего процесса – сбраживание. Оно бывает термофильным и мезофильным (осуществляется при температуре 50-55 и 30-35 градусов Цельсия). При термофильном сбраживании процессы распада протекают намного быстрее, но уже сброженный осадок воду отдает хуже. Смесь газов, которые выделяются при сбраживании, состоит из метана и углекислого газа в соотношении 7 к 3.

Аэробные и анаэробные методы очистки сточных вод: преимущества

Основные преимущества методик биологической очистки стоков:

  1. Доступная цена – стоимость очистки кубометра стоков с применением химического и механического метода получается выше, чем с применением биологического.
  2. Простота использования, надежность – сразу после запуска в работу станции биоочистки начинают работать полностью автономно. Закупать расходные материалы не требуется.
  3. Экологичность – прошедшие очистку сточные воды можно смело сливать в грунт, не опасаясь за состояние окружающей среды. После работы станции не остается никаких реагентов, которые нужно утилизировать соответствующим образом. Оседающий на дно камеры ил – отличное удобрение.

Степень очистки составляет 99%, то есть очищенную биологическим способом воду теоретически можно пить, но практически этого лучше не делать. Так как колонии бактерий имеют способность к самовоспроизведению, заменять их достаточно один раз в пять лет.

Природная биологическая очистка

В природе протекают свои процессы биологической очистки вод, но на них уходят годы. Если загрязненные стоки попадают в грунт, они сразу впитываются в почву, где перерабатываются особыми микроорганизмами. При попадании жидкости на глинистые почвы образуется биопруд – в нем сточные воды постепенно под воздействием процесса гравитации осветляются, на дне образуется органический осадок. Но на эти процессы требуется очень много времени – а пока природа сама очищает воду от загрязнений, экологическая ситуация стремительно ухудшается.

Заключение

У анаэробного метода очистки сточных вод есть свои преимущества и недостатки. С одной стороны, в процессе очистки не образуется большое количество активного ила – а значит, его не нужно утилизировать. С другой, применять способ можно только при низких концентрациях субстрата. Около 89% энергии уходит на выработку метана, скорость прироста биомассы низкая. Эффективность очистки рассматриваемым способом высокая, но в ряде случаев стоки все равно доочищаются.

Аэробная очистка сточных вод - Все о септиках

Аэробная очистка сточных вод в искусственных условиях

Этот вид биологической очистки осуществляется с помощью активного ила. В его состав входят бактерии (окисляющие, нитрифицирующие, денитрифицирующие), простейшие (инфузории, жгутиковые, саркодовые) и микроскопические животные (коловратки).

Процесс биологического окисления можно разделить на две фазы: сорбцию органических загрязнений сточных вод на поверхности активного ила; окисление сорбированного вещества, сопровождающееся восстановлением сорбционной способности микрофлоры.

В зависимости от глубины окисления примесей в сточных водах различают полную н неполную биологическую очистку. Полностью очищенная вода имеет БПКполн. = 10-15 мг О2/л. Для сточной воды, прошедшей неполную очистку, БПКполн. = 60-80 мг О2/л. [1]

На процесс биологической активности влияют состав сточных вод по загрязнениям, наличие биогенных элементов, величина нагрузки на активный ил по загрязнениям, pH сточных вод, их температура, концентрация растворенного кислорода в сточной воде. Состав сточных вод является одним нз основных факторов, влияющим на эффективность биологической очистки. Присутствие в сточных водах токсических веществ затрудняет работу активного ила. Токсичным действием на биологические процессы могут обладать как органические, так и неорганические вещества. Токсическое действие может быть микробостатическим (задерживающим рост развитие ила) и микробоцидным (убивающим активный ил). Большинство химических веществ проявляет то или иное действие в зависимости от их концентрации в очищаемой воде. Следует отметить, что и некоторые элементы, являющиеся органогенами клетки, при высоких концентрациях становятся также токсичными. Поэтому при проведении биологической очистки необходимо знать ПДКбос для индивидуальных химических веществ, присутствующих в сточных водах. За величину ПДКбос принимают максимальную концентрацию токсичного вещества находящегося в воде и не оказывающего заметного отрицательного действия на работу биологических очистных сооружений (ПДКбос)

Биогенные элементы. Для нормального существования микроорганизмов, а следовательно, и для эффективного процесса очистки воды, в среде должна быть достаточно высокая концентрация всех основных элементов питания органического углерода, количество которого оценивается величиной БПК, сточной воды, фосфора и азота.

Кроме этих элементов для функционирования микроорганизмов необходимы в незначительном количестве и другие элементы: Мn, Сu, Хn, Mo, Se, Mg, Со, Са, Na, К, Fe и др.

Содержание этих элементов в природных водах, из которых образуются сточные воды, достаточно, чтобы полностью удовлетворить требования бактериального обмена.

Азота и фосфора в промышленных стоках, как правило, не хватает, и их добавляют искусственно в виде суперфосфата, ортофосфорной кислоты, аммофоса, сульфата, нитрата или хлорида аммония, мочевины и т.п.

Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется отношением БПК: N:Р. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов: N:Р = 100:5:1. Для бытовых стоков это соотношение составляет 100:20:2,5. в связи с чем, рекомендуют совместную очистку бытовых и промышленных стоков.

Нагрузка на активный ил по загрязнению. Ее рассчитывают на 1 м 3 очистного сооружения или чаще на 1 г сухой биомассы. Часто оперируют значениями нагрузки по БПК, однако в ряде случаев подсчитывают и величину нагрузки по индивидуальному загрязняющему веществу.

По степени загруженности на активный ил по загрязнениям аэрационные системы разделяют на высоконагружаемые, классические и низконагружаемые. В высоконагружаемых системах (с нагрузкой более 400 мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки) в сравнении с остальными системами прирост ила наибольший, степень очистки наименьшая, ил содержит незначительное число простейших.

Классические системы (с нагрузкой от 150 до 400 мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки) обеспечивают очень высокую степень очистки БПК, иногда частичную нитрификацию. Они имеют хорошо флокируемый ил, населенный большим количеством микроорганизмов разных групп. Прирост ила в таких системах меньше максимального в связи с достаточно глубоко проходящими процессами эндогенного окисления. Низконагружаемые системы (с нагрузкой ниже 150 мг БПКполн 1 г беззольного вещества ила в сутки) имеют степень очистки по БПК колеблющуюся, но чаще высокую. В этих системах глубоко развит процесс нитрификации, прирост ила минимален, микробиологическое население ила весьма разнообразно.

PH сточных вод. Концентрация водородных ионов (pH) в сточных водах существенно влияет на развитие микроорганизмов. Значительная часть бактерий развивается в среде нейтральной или близкой к нейтральной. Биологическая очистка наиболее эффективна, если pH не выходит за пределы от 5,5 до 5,8. Отклонение от этого интервала влечет за собой снижение скорости окисления вследствие замедления обменных процессов в клетке, нарушение проницаемости ее цитоплазматичной мембране и др. Если значение pH не выходит за пределы допускаемых величин, необходимо корректировать эти параметры в сточных водах, поступающих на биологические очистные сооружения.

Температура сточных вод. Оптимальной температурой для аэробных процессов, происходящих в очистных сооружениях, считаются 20-30 °С, при этом биоценоз при прочих благоприятных условиях представлен наиболее разнообразными микроорганизмами.

Если температурный режим не соответствует оптимальному, то рост культуры, а также обменные процессы в клетке заметно снижаются.

Наиболее неблагоприятное влияние на развитие культуры оказывает резкое изменение температуры. При аэробной очистке влияние температуры усугубляется вследствие соответственного изменения растворимости кислорода. Очень чувствительны к температуре бактерии нитрофикаторы, их большая активность наблюдается при температуре не ниже 25 °С. В технических расчетах для оценки влияния температуры на скорость процессов используются формулы, приводимые в соответствующих нормативных документах.

Кислородный режим. В аэробных биологических системах подача воздуха должна обеспечивать постоянное наличие в смеси растворимого кислорода (не менее 8 мг/л). Собственно аэробная система может работать при более низком уровне кислорода (до 1 мг/л). При этом не наблюдается снижения скорости утилизации органических веществ и скорости процессов нитрификации. Однако в связи с тем, что при отделении ила от воды во вторичных отстойниках теряется до 1-2 мг/л растворимого кислорода, минимальный уровень растворенного кислорода установлен 2 мг/л. Эта величина позволяет исключить длительное пребывание ила в аэробных условиях. Кроме указанных выше факторов, на биологическую аэробную очистку влияет возраст и качество ила, которое оценивается иловым индексом.

Возрастом ила В, сут, называется продолжительность егопребывания в аэротенках и определяется по формуле:

,

где — объем аэротенка, м 3 ;

— концентрация ила в аэротенках, мг/л;

— прирост ила, мг/л;

— объем очищенной за сутки сточной воды, м 3 /сут.

Для удовлетворительной очистки возраст ила не должен превышать 6-7 сут. Показателем качества активного ила является его способность к осаждению, которая оценивается величиной илового индекса. Под иловым индексом понимают объем 1 г ила (по сухому веществу) после 30 мин отстаивания. Аэробная биологическая очистка в искусственных условиях может быть осуществлена в: аэротенках; биофильтрах. [1]

Аэротенки представляют собой железобетонные емкости, снабженные аэрационным устройством. Процесс очистки в аэротенке осуществляется при непрерывной аэрации протекающей через него смеси очищаемой воды и активного ила. Аэрация проводится для обеспечения смеси кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии. Смесь сточных вод и активного ила аэрируется в течение 6 — 12 ч, после чего направляется во вторичные отстойники, где ил осаждается. Активный ил возвращается в аэротенк и смешивается с новыми порциями неочищенной воды. В результате непрерывно проходящего размножения микроорганизмов количество ила постоянно увеличивается. Избыток ила удаляется из аэробной системы, уплотняется в илоуплотнителях и направляется в дальнейшую обработку. В зависимости от гидродинамических условий работы аэротенки делятся на аэротенки — вытеснители, аэротенки — смесители и аэротенки промежуточного типа с рассредоточенным впуском воды; по числу коридоров в аэротенках — на одно — и многокоридорные; по наличию регенератора — с регенератором и без регенератора; по способу подачи воздуха — на аэротенки с пневматической, механической и смешанной аэрацией. Расчет аэротенков включает определение: общего объема аэротенка, м 3 ; продолжительность аэрации, ч; расхода кислорода или воздуха на весь аэротенк, кг/кг; необходимого количества аэраторов; расчет воздуховодов и подбор оборудования; расчет вторичных отстойников. Биологические фильтры представляют собой сооружения, в которых сточные воды очищают фильтрацией через слой крупнозернистой загрузки, поверхность которой покрыта биологической пленкой, образованной аэробными организмами.

Все виды загрузочного материала, применяемого в биофильтрах, можно разделить на объемные и плоскостные. Аэрация биофильтра может быть естественной — воздухом, поступающим с поверхности и снизу через дренаж, и искусственной — введением в слой загрузки. По производительности биофильтры делятся на капельные и высоконагружаемые. При очистке сильно загрязненных стоков с высоким БПК для интенсификации промывки фильтра используют режим работы с рециркуляцией, т.е. возвратом на фильтр части очищенной воды. Расчет биофильтров состоит в определении объема загрузочного материала, размеров элементов систем водораспределительных и дренажных устройств и расчете вторичных отстойников. Для капельных (перколяторных) биофильтров характерна нагрузка по воде не более 0.5 — 1 м 3 на 1 м 3 фильтра, высота фильтра не превышает 2 м. размер фракции рабочего слоя загрузки составляет от 12 до 25 мм. аэрация естественная. Капельные биофильтры целесообразно использовать для очистки стоков в количестве не более 1000 м 3 /сут. Высоконагружаемыми в отечественной практике называются аэрофильтры, работающие с повышенной в несколько раз по сравнению с капельными нагрузкой по воде. Вследствие этого усиливается вынос из биофильтра трудноокисляемых загрязнений и частиц отмирающей пленки и полнее используется кислород на окисление оставшихся загрязнений. Высота аэрофильтров обычно 3-4 м. Еще более высокие фильтры (9 — 18 м) называются башенными. Применение искусственной подачи воздуха усиливает окислительные процессы в высоконагружаемом биофильтре. Схемы аэробной биологической очистки приведены на рисунке 1.1. Выбор схемы очистки проводят согласно таблице 1. В зависимости от конкретных условий наряду с типовыми схемами могут использоваться оригинальные технологические решения, включая дифференцированный подход к очистке отдельных потоков сточных вод предприятия.

Таблица 1 — Рекомендуемые принципиальные схемы биологической очистки сточных вод [1]

Эффект очистки по БПК5. %

Номера применяемых схем по рисунку 1 при БПК5 сточных вод, поступающих на очистку, г/м 3

АЭРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

В аэробных условиях очищают жидкую фазу сточных вод, эти процессы проводят в аэротенках, биофильтрах различной конструкции, полях орошения и полях фильтрации. Сооружения эти по своему техническому оформлению различны, но все они рассчитаны на использование окислительного аэробного процесса.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ – это сооружения, состоящие их корпуса, загрузки и распределительных устройств для сточной воды и воздуха.

В них сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытой пленкой из микроорганизмов, которая выращивается на фильтрующей загрузке в пусковой период. Основными компонентами биопленки является микробное население. В биоценозы пленки входят водоросли, простейшие, личинки насекомых, жучки, черви грибы и бактерии.

Все микроорганизмы принимают участие в очистке сточных вод. Бактерии минерализуют органические вещества, используя их как источник питания и энергии, простейшие питаются бактериями, водоросли выделяют кислород и фитонциды. Черви прорывают ходы между частицами загрузки. разрыхляют биологическую пленку и тем самым облегчают доступ в нее кислороду. Кроме этого, черви, питаясь органическими веществами переваривают и разлагают ряд стойких соединений – хитин и клетчатку. Таким образом из сточной воды удаляются органические вещества, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная биопленка смывается протекающей сточной жидкостью и выносится из биофильтра.

В качестве загрузки биофильтров используют материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью (шлак, щебень, галька).

Полной очистки на биофильтрах не достигается.

АЭРОТЕНКИ – железобетонные резервуары прямоугольной формы, глубиной 3-6 метров.

При работе аэротенка через него медленно протекает подвергшаяся аэрации сточная жидкость, смешанная с активным илом, состоящим из скопления микроорганизмов. Подача воздуха осуществляется воздухонагнетательными машинами. Аэрация способствует большему контакту активного ила с загрязнениями сточной жидкости.

Биологическое окисление в аэротенках протекает в две стадии. Первая – сорбция загрязнений, вторая – непосредственное окисление загрязнений сточной воды.

Биоценоз активного ила развивается в условиях ярко выраженных окислительных аэробных процессов. Кроме одноклеточных бактерий в активном иле развиваются нитчатые бактерии, дрожжи и грибы. Микрофауна представлена простейшими, коловратками, круглыми червями, одноклеточными животными. При нормальной работе аэротенка устанавливается равновесие между всеми представителями микрофлоры и микрофауны. Нарушение этого равновесия свидетельствует об ухудшении работы очистных сооружений, поскольку изменение численного состава микробного населения в активном иле связано с изменением физико-химических свойств очищаемой сточной жидкости. Причинами, нарушающими работу аэротенка. являются: перегрузка очистных сооружений органическими веществами, образование анаэробных зон, недостаток биогенных элементов, резкое изменение температуры или рН, попадание в очищаемую воду токсичных веществ.

В сточной жидкости, очищаемой в аэротенках, происходят следующие изменения:

1. снижение концентрации загрязнений вследствие разбавления жидкостью, транспортирующей активный ил

2. адсорбция загрязнений на активном иле (первая фаза окисления)

3. постепенное уменьшение содержания органических веществ, растворенных в воде и адсорбированных на активном иле (вторая фаза окисления)

Основными минерализаторами органических веществ в аэротенках являются бактерии. Саркодовые, питаясь иловыми частицами, переводят ряд сложных веществ в более простые. Инфузории и другие простейшие выполняют роль регуляторов развития бактерий и тем самым создают благоприятные условия для процесса минерализации.

Перед спуском в водоем очищенных сточных вод их необходимо подвергать обеззараживанию, т.к. аэротенки не могут гарантировать полную очистку от патогенных микроорганизмов.

Аэробные методы биологической очистки могут протекать и в естественных условиях – в биологических прудах, на полях орошения и полях фильтрации.

Аэробная очистка сточных вод

Аэробный метод основан на использовании аэробных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура в пределах 20-40 С°. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или в виде биопленки. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены бактериями, простейшими, грибами и водорослями. Биопленка растет на наполнителе биофильтра и имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3мм и более. Биопленка состоит из бактерий, простейших грибов, дрожжей и других организмов.

Аэробная очистка происходит как в природных условиях, так и в искусственных сооружениях.

Очистка в природных условиях происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Поля орошения – это специально подготовленные для очистки сточных вод и агрокультурных целей площади. Очистка протекает под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием растений. В почве полей орошения находятся бактерии, дрожжи, водоросли, простейшие. Сточные воды содержат в основном бактерии. В смешанных биоценозах активного слоя почвы возникают сложные взаимодействия микроорганизмов, в результате чего сточная вода освобождается от содержащихся в ней бактерий. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры, и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации. Биологические пруды – это каскад прудов, состоящий из 3…5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Такие пруды предназначены для биологической очистки сточных вод или доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями.

Основными сооружениями искусственной аэробной биологической очистки с активным илом являются аэротенки. Аэротенк работает в паре со вторичным отстойником, где происходит разделение очищенной сточной воды на выходе из аэротенка и суспензии активного ила. При этом часть ила удаляется из системы, а часть возвращается в аэротенк для повышения его производительности и сокращения количества избыточного ила. В зависимости от степени загрязненности и объема сточной воды, состава загрязнений и условий очистки применяют различные гидродинамические режимы организации потока воды, ее циркуляции, подачи возвратного активного ила и аэрирования. Рабочие концентрации активного ила в аэротенках составляют 1-5 г/л (по сухому веществу) при времени пребывания сточной воды в системе от нескольких часов до нескольких суток. Для очистки в аэротенке часто необходимо дополнительно подавать биогенные элементы, прежде всего азот и фосфор. При недостатке их эффективность очистки снижается.

К сооружениям биологической очистки с активным илом относятся также окситенк (с аэрацией воздухом, обогащенным кислородом или чистым кислородом), фильтротенк (с разделением активного ила и сточной воды фильтрацией), окислительные каналы (с циркуляцией сточной воды и системами поверхностной аэрации), шахтные аппараты (в виде шахт или колонн для повышения давления воды).

Из систем аэробной очистки с биопленкой чаще всего применяют биофильтры — сооружения с загрузкой, на поверхности которой развивается биопленка микроорганизмов. Простейший биофильтр представляет собой слой фильтрующего материала (загрузки), насыпанный под углом естественного откоса, орошаемый сточной водой. Загрузка может быть изготовлена в виде отдельных съемных блоков из пластмассовых жестких или гибких материалов, из жестких ершей и т.п. В отличие от аэротенков биофильтры работают без вторичных отстойников.

Промежуточное положение между сооружениями с активным илом и с биопленкой занимают биотенки, сочетающие преимущества и аэротенков, и биофильтров. В биотенках с аэрацией жидкости, с активным илом и загрузкой из различных материалов жидкость с илом циркулирует и аэрируется в зазорах между загрузкой. В результате образования биопленки на поверхности загрузки средняя концентрация иловой смеси превышает концентрацию в аэротенках.

В современном биотенке-биоадсорбере сорбция загрязнений на поверхности загрузки, например на основе активных углей, сочетается с биоочисткой. При очистке загрязнения — токсиканты адсорбируются углем, при этом в системе, с одной стороны, уменьшается ингибирующее действие токсичных веществ на биоценоз, а с другой, при низких концентрациях субстратов в сточной воде в слое, граничащем с поверхностью активного угля, повышаются локальные концентрации и ускоряется разложение субстрата. При этом уголь биологически регенерируется. Биоадсорбционную очистку можно применять для удаления органических примесей, а также для удаления тяжелых металлов и радионуклидов из сточных вод.

Еще одной модификацией биотенка является реактор с псевдоожиженной насадкой (с взвешенным слоем), в котором интенсификация очистки возможна благодаря большой удельной поверхности носителя, на котором закрепляются микроорганизмы, и высокой скорости переноса кислорода. Концентрация биомассы в реакторе достигает 40 г/л, производительность же в 5-10 раз выше, чем в аэротенках, процесс более стабилен при перегрузках и менее чувствителен к токсичным загрязнениям сточных вод.

Избыток активного ила и биопленки с сооружений биологической очистки или неочищенные сточные воды можно отводить на иловые площадки (иловые карты), поля орошения и поля фильтрации. Иловые площадки предназначены для складирования и переработки активного ила и биопленки с очистных сооружений.

Источники: http://lektsii.org/6-16181.html, http://studopedia.ru/10_136902_aerobnie-protsessi-ochistki-vodi.html, http://www.studfiles.ru/preview/3535559/page:2/

Аэробный метод

Содержание

Введение………………………………………………………….....3

Аэробный метод…………………………………………………….4

Аэротенки……………………………………………………………………..5

Окситенки……………………………………………………………………..8

Анаэробный метод…………………………………………………10

Метантенки………………………………………………………....10

Вывод……………………………………………………………….16

Библиографический список……………………………………….17

Введение

В последние годы тема защиты окружающей среды становится актуальной, как никогда. Одним из важных вопросов в этой теме является очистка сточных вод перед сбросом их в близлежащие водоемы. Одним из способов решения данной проблемы может стать биологическая очистка сточных вод. Сущность такой очистки – расщепление органических соединений при помощи микроорганизмов до конечных продуктов, а именно воды, углекислого газа, нитрита сульфатионов и др.

Наиболее полная очистка производственных сточных вод, содержащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим методом. При этом используются те же процессы, что и при очистке бытовых вод- аэробный и анаэробный.

Для аэробной очистки применяют аэротенки различных конструктивных модификаций, окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические руды.

При анаэробном процессе для высококонцентрированных сточных вод, применяемом в качестве первой ступени биологической очистки, основным сооружением служат метантенки.

Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток О2 и температура 20-40 С. Микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке.

Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий, простейшими червями, плесневыми грибами, дрожжами, редко – личинками насекомых, рачков, а также водорослями. Биопленка растет на наполнителях биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3 мм и более. Процессы аэробной переработки сточных вод идут в сооружениях называемых аэротенками.

Рис.1. Схема работы аэротенка

Схема работы аэротенка

1 — циркулирующий активный ил; 2 — избыточный активный ил;

3—насосная станция; 4 — вторичный отстойник;

5 — аэротенк; 6 — первичный отстойник

Аэротенки представляют собой достаточно глубокие (от 3 до 6 м) резервуары, снабженные устройствами для аэрации. Здесь обитают колонии микроорганизмы (на хлопьевидных структурах активного ила), расщепляющие органические вещества. После аэротенков очищенная вода попадает в отстойники, где происходит осаждение активного ила для последующего частичного возвращения его в аэротенк. Кроме того, на подобных сооружениях устраиваются специальные емкости, в которых ил «отдыхает» (регенерируется).

Важной характеристикой работы аэротенка является нагрузка на активный ил N, которая определяется как отношение массы поступающих в реактор за сутки загрязнений к абсолютно сухой или беззольной биомассе активного ила, находящегося в реакторе. По нагрузке на активный ил аэробные системы очистки делятся на :

  • высоконагружаемые аэробные системы очистки стоков при N> 0,5 кг БПК(показатель биохимического потребления кислорода)5 в сутки на 1 кг ила;

  • средненагружаемые аэробные системы очистки стоков при 0,2 < N< 0,5;

  • низконагружаемые аэробные системы при 0,07 < N < 0,2;

  • аэробные системы продленной аэрации при N < 0,07.

Активный ил – это смесь биомассы микроорганизмов и загрязняющих веществ с поступающими в аэротанк сточных вод.

Видовой состав активного ила (АИ) прежде всего, зависит от состава поступающих в аэротэнк стоков, что есть питательной средой для метаболизма микрофлоры ила.

Количество микрофлоры активного ила – это есть биомасса.

Видовой состав активного ила (биомассы) включает в себя бактерии, простейшие, микроскопические грибы (актиномицеты), амебы, инфузории, коловратки, черви (нематоды)и т.д. Простейшие микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности поедают бактерии, что способствует омолаживанию популяции и приросту активного ила

Ил начинает испытывать недостаток кислорода – «голодать», что приводит к ухудшению результата его деятельности и ухудшению очистки сточных вод. Поэтому в процессе эксплуатации требуется постоянно выводить из аэрационной системы излишки активного ила. Однако следует помнить, что слишком большое снижение концентрации ила может вызвать перегрузку микроорганизмов, в результате чего снизится их активность, а следовательно, ухудшится качество очистки воды.

Увеличение концентрации ила в сточной воде приводит к росту скорости очистки, но требует усиления аэрации, для поддержания концентрации кислорода на необходимом уровне.

Таким образом, аэробная переработка стоков включает в себя следующие стадии:

  1. адсорбция субстрата на клеточной поверхности;

  2. расщепление адсорбированного субстрата внеклеточными ферментами;

  3. поглощение растворенных веществ клетками;

4) рост и эндогенное дыхание;

5) высвобождение экскретируемых продуктов;

6) "выедание"первичной популяции организмов вторичными потребителями.

В идеале это должно приводить к полной минерализации отходов до простых солей, газов и воды. На практике очищенная вода и активный ил из аэротенка подаются во вторичный отстойник, где происходит отделение активного ила от воды. Часть активного ила возвращается в систему очистки, а избыток активного ила, образовавшийся в результате роста микроорганизмов, поступает на иловые площадки, где обезвоживается и вывозится на поля. Избыток активного ила можно также перерабатывать анаэробным путем. Переработанный активный ил может служить и как удобрения, и как корм для рыб, скота.

Интенсифицировать процессы биологической очистки можно путем аэрации суспензии активного ила чистым кислородом. Этот процесс можно осуществить в модифицированных аэротенках закрытого типа - окситенках, с принудительной аэрацией сточной воды. В отличие от аэротенков в биофильтрах (или перколяционных фильтрах) клетки микроорганизмов находятся в неподвижном состоянии, так как прикреплены к поверхности пористого носителя.

Очищаемая вода контактирует с неподвижным носителем, на котором иммобилизованы клетки и за счет их жизнедеятельности происходит снижение концентрации загрязнителя.

Преимущество применения биофильтров состоит в том, что формирование конкретного ценоза приводит к практически полному удалению всех органических примесей.

Недостатками этого метода можно считать:

  • нереальность использования стоков с высоким содержанием органических примесей;

  • необходимость равномерного орошения поверхности биофильтра сточными водами, подаваемыми с постоянной скоростью;

  • сточные воды перед подачей должны быть освобождены от взвешенных частиц во избежание заиливания.

Анаэробная очистка сточных вод и аэробный процесс

Чтобы сточные воды не загрязняли окружающую среду, перед их сбросом необходимо выполнять процедуру очищения. В 70-х годах были изучены принципы самоочищения загрязнённой среды под действием бактерий. В итоге учёные пришли к выводу, что для самоочищения той или иной системы понадобится время, вода, бактерии и кислород. Эти методы стали использоваться для обеззараживания сточных вод. Как аэробная, так и анаэробная очистка стоков – это основные методы биологической очистки, которые мы подробно рассмотрим в нашей статье.

Особенности процессов биологического очищения

Процессы питания каждого живого существа основаны на расщеплении органических соединений на отдельные составляющие элементы, которые впоследствии используются для «строительства» своего тела. Например, мясо после переработки раскладывается на простейшие аминокислоты и белки, которые нужны для моделирования новых клеток, а углеводы после расщепления высвобождают много энергии, которая нужна организму для жизнедеятельности.

Таким образом, органические вещества, присутствующие в большом количестве в составе сточных вод, служат идеальной питательной средой для многих микроскопических организмов. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы разлагают сложную органику на элементарные белки в виде аминокислот и обрывков цепей ДНК.

Важно: эти простые белки способствуют усиленному делению микроорганизмов, что в свою очередь вызывает рост колонии.

Отмершие представители колонии и не переработанная органика выпадают на дно в виде активного ила. Это безвредное вещество, которое может быть использовано в качестве удобрения. Таким образом, проходит процесс удаления из сточных вод сложных органических элементов и вредных составляющих.

Главное преимущество такого метода очистки – его саморегулируемость. То есть если в составе сточных вод уменьшается количество органических соединений, то и рост колонии замедляется. Таким образом, осуществляется саморегуляция системы. Иногда при прекращении поступления стоков, колонии аэробных бактерий могут полностью вымереть.

Методы биологической очистки

С 80-х годов начали активно использовать разные методы биологической очистки для обеззараживания сточных вод:

  1. Часто использовался метод создания биопрудов, которые оборудовались на непригодных для сельскохозяйственной деятельности землях вдалеке от населённых пунктов. Здесь процессы обеззараживания сточных вод выполнялись с использованием двух стадий. Сначала к ним применялись механические методы очистки. После чего осветлённые и избавленные от крупных включений стоки попадали в стоячий водоём, в котором обитают определённые виды микроорганизмов.

Стоит знать: через несколько дней органика в этом водоёме разлагалась на взвесь из грунта и песка, которая оседала на дне, и безвредный ил. Очищенные воды постепенно просачивались в грунт и опять вступали в круговорот веществ.

  1. Метод с использованием инфильтрационных полей считается менее эффективным, но более простым в исполнении. В этом случае сброс сточных вод осуществлялся на затопляемые луга. Площадь таких полей порой доходила до 10 га. При этом процессы очищения осуществлялись за счёт фильтрации стоков через слои почвы. Главным недостатком такого метода был короткий срок службы фильтрационных полей. В итоге фильтрующая способность полей уменьшалась, почва заиливалась, а в результате застоя воды местность превращалась в болото.
  2. Станции биологического очищения – это самый эффективный метод очистки сточных вод. Данная система имеет совсем иной вид. При этом удаётся значительно сократить численность биопрудов и открытых полей фильтрации, что особенно актуально в условиях постоянного дефицита свободных площадей.

Аэробные методы

Процессы обеззараживания сточных вод с участием аэробных бактерий должны осуществляться в условиях постоянного доступа кислорода, необходимого для жизнедеятельности этих микроорганизмов. Процесс очистки протекает в аэротенке или биореакторе, который представляет собой бетонную, металлическую или пластиковую ёмкость. В этом резервуаре на небольшом расстоянии от днища располагаются специальные щётки или сита, которые являются основой для размещения колоний аэробных организмов.

Рекомендуем к прочтению:

Поскольку система очистки может работать только в условиях доступа кислорода, на дне этой ёмкости проложены трубы с отверстиями – аэраторы. Воздух, проходящий по этим трубам, насыщает стоки кислородом, тем самым создаются необходимые условия для роста и жизнедеятельности аэробов.

Внимание: процессы окисления (разложения) органических веществ протекают с выбросом значительного количества энергии, поэтому температура среды внутри аэротенка может существенно повышаться.

Для поддержания оптимальной температуры и условий, в которых может существовать и работать вся система, используется сложная система электроники. Благодаря этому внутри ёмкости поддерживаются подходящие условия для жизнедеятельности аэробных бактерий.

Биологические способы очищения сточных вод активно используются при создании не только больших биореакторов и аэротенков, но и при конструировании локальных очистных устройств для дач и загородных домов.

Методы анаэробной очистки

Процессы анаэробной очистки протекают в герметичных метантенках или биореакторах, которые выполняются из бетона, металла или высокопрочного пластика. Причём для жизнедеятельности этих микроорганизмов не нужен кислород. Процессы очистки протекают без выброса энергии, поэтому повышение температуры в ёмкости отсутствует. Во время разложения органики численность колонии бактерий практически не изменяется. Поскольку в такой конструкции не нужна сложная система контроля условий среды, то анаэробная очистка – более дешёвый метод.

Важно: главным недостатком анаэробного метода очистки является то, что в результате деятельности анаэробов выделяется горючий газ – метан.

По этой причине действуют определённые ограничения при применении анаэробной методики очистки:

  • Такие конструкции можно возводить только на ровной хорошо вентилируемой (продуваемой) поверхности.
  • По периметру конструкции обязательно устанавливаются газоанализаторы.
  • Анализаторы подключаются к системе оповещения о пожаре.

Стоит знать: анаэробные принципы очистки применяются в ЛОС для обслуживания дач и загородных домов.

Схема очистного сооружения

Важно понимать, что независимо от того, какие процессы очищения стоков используются (анаэробные или аэробные), биологическая очистка – это лишь ступень в сложной многоступенчатой системе очищения стоков.

Рекомендуем к прочтению:

Схема переработки стоков в очистной станции выглядит следующим образом:

  1. Стоки с содержанием органических и неорганических соединений, а также крупных частиц в виде камней, песка, некоторых синтетических материалов и веток попадают в 1-ю камеру (отстойник). Здесь выполняется механическая очистка под действием сил земного притяжения. Многие тяжелые составляющие оседают на дно камеры.
  2. После этого стоки, прошедшие предварительную очистку, попадают во 2-ю камеру. Здесь они насыщаются кислородом, а крупные органические соединения дробятся на мелкие частицы. В некоторых установках в этой камере стоят стальные щётки и ёлочки, которые задерживают не разлагаемые компоненты в виде полиэтилена, синтетических волокон и других трудно поддающихся разложению материалов.
  3. После этого насыщенные кислородом сточные воды перетекают в биореактор, где проходят процессы разложения органики.
  4. В последней камере осуществляется финишная гравитационная очистка. Обычно на дне этого отсека используется известковая засыпка, которая связывает химически активные компоненты.
  5. Иногда на выходе из очистной станции стоит дополнительное фильтрующее устройство, которое позволяет добиться высокой степени очищения (до 99 %).

Преимущества биологической очистки

Достоинства методов биологического очищения стоков очевидны:

  • Приемлемая цена. Если рассчитать стоимость очистки одного кубометра стоков с использованием механического и химического метода, то цена биологического очищения такого же объёма воды будет намного ниже.
  • Надёжность и простота использования. После запуска в работу станции биологического очищения система работает автономно. При этом не нужно закупать расходные материалы.

Важно: поскольку колонии микроорганизмов имеют способность к самовоспроизведению, то теоритически они не нуждаются ни в какой замене или пополнении. На практике периодически (раз в пять лет) необходимо пополнять или заменять колонии.

  • Экологическая чистота. Очищенные воды можно смело сливать в грунт, не боясь навредить природе. После работы станции нет никаких реагентов, как после химической очистки, которые необходимо особым образом утилизировать. Активный ил, оседающий на дне камеры, можно применять на полях как удобрение.
  • Степень очистки стоков достигает 99 процентов, то есть теоретически такую воду можно даже пить, но на практике этого никто не делает. Однако для полива огорода, сброса в грунт или использования в технических целях такая вода вполне пригодна.

В природе

Процессы биологического очищения протекают и в природе, однако здесь на этот процесс уходят года. Так, если загрязнённые сточные воды попадут на рельеф, то они впитаются в почву. При этом пройдёт процесс механической фильтрации, в ходе которого стоки избавятся от крупных и твёрдых частиц органического и неорганического происхождения.

Поскольку в почве постоянно живут бактерии, со временем они перерабатывают отфильтрованные органические соединения, осевшие в почве, то есть произойдёт процесс самоочищения земли.

Стоит знать: лучшими природными фильтрами считаются песчаные грунты.

При попадании сточных вод на глинистый грунт, который практически не пропускает воду, образуется так называемый биопруд. Сточные воды в нём будут постепенно осветляться под действием гравитации. После отстаивания на дне образуется осадок из органических частиц, которые будут разлагаться благодаря анаэробным бактериям, постоянно присутствующим в любых стоках.

Важно: процессы естественной очистки стоков в природе могут затянуться на многие года, на протяжении которых почва будет загрязнена отходами, а экологическая ситуация значительно ухудшится. Поэтому так важно использовать локальные очистные установки для очищения стоков перед их сбросом в грунт.

3 Аэробная биологическая очистка сточных вод

Биологическая аэробная очистка сточных вод осуществляется в сооружениях различных типов: аэротенках, биофильтрах, прудах. Каждое из них имеет конструктивные особенности, особенности использования, режима эксплуатации и т.д.

Перед подачей на аэротенки или биофильтры сточные воды отстаивают в первичных отстойниках. Эффективность удаления взвешенных веществ в первичных отстойниках обычно не превышает 50%. Эффективность отстаивания повышают предварительной аэрацией или коагуляцией сточных вод, широко применяемыми в России и за рубежом.

При очистке производственных сточных вод перед аэротенками рекомендуется предусматривать усреднительные бассейны, предохраняющие аэротенки от залповых сбросов концентрированных сточных вод и выравнивающих неравномерность подачи сточных вод на биологическую очистку.

Аэротенки. Процесс биологической очистки сточных вод от органических веществ в аэротенках состоит из таких этапов: адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных и коллоидных частиц, окисление микроорганизмами растворенных и адсорбированных илом органических соединений, нитрификация и регенерация активного ила. Избыточный активный ил удаляется из сооружения.

Сточная жидкость, подаваемая в аэротенк, должна содержать взвешенных веществ не более 150 мг/л и нефтепродуктов не более 25 мг/л.

По технологическим особенностям работы различают аэротенки без регенерации и с регенерацией активного ила, аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки-отстойники.

Кислород, поступающий с воздухом в аэротенк в основном расходуется на окисление органических веществ сточной жидкости и в небольшом количестве потребляется активным илом. Расход кислорода на 1 л активного ила составляет 14-36 мг/ч. Так как ила содержится в аэротенке около 10% об., то расход кислорода на 1 л смеси сточной жидкости и ила равен 1,4-3,6 мг/л, в то время как на окисление загрязнений в 1 л сточной воды расходуется кислорода 100 мг/ч.

При аэрации на 1 м3 очищенной сточной воды подача воздуха составляет несколько десятков метров кубических. Воздух должен быть подан с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольший контакт его с водой и активным илом. Чем контакт полнее, тем эффективнее очистка.

Эффективность аэрации воздухом ограничивается практически достижимой низкой концентрацией кислорода в аэрируемой смеси (1-2 мг/л). Чтобы достичь необходимого контакта газа и жидкости, нужно сильнее перемешивать сточные воды; такое активное движение разбивает хлопья ила, который затем плохо оседает.

Вторичные отстойники предназначены для отделения активного ила от иловодяной смеси, выходящей из аэротенков. Отстойники бывают вертикальные, горизонтальные и радиальные. Часть активного ила (не менее 30%) должна быть возвращена из вторичного отстойника в аэротенк. Активный ил в отстойнике продолжает потреблять кислород; если кислорода будет недостаточно (менее 2 мг/л) для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила, то создадутся анаэробные условия. Очень важно уменьшить время пребывания сточных вод во вторичных отстойниках, так как свойства активного ила могут резко ухудшиться от нахождения его в анаэробных условиях — он может потерять часть своей активности.

Биофильтры. В биофильтрах, как и в аэротенках, происходит очистка сточных вод от органических загрязнений при помощи микроорганизмов. В отличие от аэротенков, в биофильтрах окисление загрязнений стоков осуществляется организмами биопленки, растущей на поверхности наполнителя, и окислительная мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.

Биофильтры представляют собой сооружения круглой формы из кирпича, бетона или железобетонных колец; они заполнены фильтрующей загрузкой, на которой растет биопленка. В теле фильтра происходит распад веществ, загрязняющих сточные воды, и превращение растворенных коллоидов в плотные осадки, в дальнейшем вымываемые из тела фильтра вместе с отторгаемой биопленкой, на которой могут быть адсорбированы трудноокисляемые соединения.

Биологические пруды. В биологических окислительных прудах протекают следующие процессы: распад органических загрязнений и их использование бактериями, водными растениями и животными, синтез органических веществ из неорганических соединений, накопление микроэлементов в клетках водорослей и бактерий. Пруды, или лагуны, используются для очистки малых количеств бытовых сточных вод, накапливающихся в небольших населенных пунктах, а также сточных вод производств малой и средней мощности. Этот метод более экономичен, чем очистка на дорогостоящих сооружениях (аэротенках, биофильтрах и др.). Пруды применяются также для предварительной очистки сточных вод перед аэротенками и, гораздо чаще, для доочистки их перед сбросом в водоем.

Подготовку высококонцентрированных сточных вод к очистке можно осуществлять на механических или пневмомеханических флотаторах. Нефтепродукты и тонкодисперсные вещества при флотации извлекаются в виде пенного продукта. Существенным недостатком известных очистных установок нефтесодержащих сточных вод является забивание фильтров, поэтому стадию фильтрации можно заменить флотацией с использованием механических флотаторов.

Нефтесодержащие сточные воды можно подвергать комплексной очистке, используя попеременно аэробный и анаэробный методы очистки. Такой способ позволяет очистить воду без применения отстойников, что уменьшает капитальные вложения и избавляет от проблемы утилизации твердых осадков.

Принудительная аэробная очистка | Все о ремонте и строительстве

Одним из эффективных путей доочистки является устройство биофильтра с загрузкой из керамзита и шунгизита с прикрепленной микрофлорой (рис. 33). Биопленка в этом случае образуется на поверхности загрузки, а процесс аэробного окисления происходит по мере просачивания через нее сточной воды. После глубокой доочистки вода поступает на сброс. По сути биофильтр, это тот же фильтрующий колодец, засыпка которого заражена микробами-аэробами, но вода после прохождения фильтра уходит не сразу в грунт, а собирается и отводится с территории участка. При этом доочистка сточных вод производится не природными бактериями-аэробами, а выведенными и прикрепленными к фильтрам промышленным способом.

рис. 33. Пример схем очистных сооружений с доочисткой сточных вод в биофильтре

У аэротенков самая высокая степень очистки сточных вод (до 99%). Такую воду после получения разрешения местной СЭС можно сбрасывать на рельеф. В аэротенке происходит более глубокая очистка и он предпочтительнее биофильтра. Причем, чтобы сточные воды очищались еще лучше, хорошо иметь аэротенк с загрузкой (то есть с наполнителем, в котором «живут» бактерии). Загрузка повышает количество микроорганизмов, препятствует их вымыванию в экстремальных ситуациях (например, при большом единовременном объеме слива). Наиболее простой, надежной и мало энергоемкой является пневматическая аэрация. Для введения в воду кислорода и поддержания активного ила в взвешенном состоянии, его смесь аэрируется (продувается воздухом). Подача сжатого воздуха в этом случае осуществляется компрессором, который располагается в жилом доме (или в специальном строении) и соединяется с установкой шлангом. В септике помимо традиционной обработки сточных вод весьма эффективно применяется анаэробный биореактор — сооружение, в котором присутствует тот или иной вид загрузки (пластмассовые соты, ерши или др.). На загрузке закрепляются анаэробные микроорганизмы, осуществляющие гидролиз жиров, после чего сточные воды направляются на сооружения, осуществляющие их обработку в аэробных условиях. Осадок и плавающие вещества остаются в септической камере, а осветлённая вода для дальнейшей очистки поступает в аэротенк, в котором может использоваться активный ил или биопленка с активным «вдуванием» воздуха в смесь сточной воды и ила. Затем очищенная вода либо поступает на сброс, либо проходит дополнительную фазу глубокой аэробной очистки.

Наиболее полное представление о классическом аэротенке дает установка «Тверь» (рис. 34), предназначенная для глубокой очистки сточных вод. Она имеет четыре ступени очистки, две из них — аэробные. Корпус изготовлен из легированной стали с многослойным покрытием эпоксидными грунтовками и резинобитумной мастикой, которые защищают металл от воздействия бытовых сточных вод.

рис. 34. Пример схемы очистного сооружения с доочисткой в аэротенках

Схема очистки такова: сточная вода сначала поступает в септик, где отделяются взвешенные вещества, потом в биореактор, там трудноокисляемые органические загрязнения преобразуются в легкоокисляемые. Затем она попадают в аэротенк I ступени и смешивается с активным илом. В нижнюю часть аэротенка через загрузку из керамзита по аэраторам из перфорированных труб подается воздух. На загрузке образуется биопленка из микроорганизмов, совместно с активным илом она поглощает и окисляет загрязнения. Иловая смесь из аэротенка поступает во вторичный отстойник, откуда ил возвращается в аэротенк I ступени, а осветленная сточная вода отводится в аэротенк II ступени. Оставшиеся загрязнения очищаются биопленкой на ершовой насадке. На дне аэротенка II ступени находится слой известняка, который, постепенно растворяясь в стоке, удаляет из воды фосфаты. После аэротенка II ступени вода попадает в третичный отстойник со сменным хлор-патроном (футляр с пористыми стенками, где содержатся хлорная известь и песок), также выполняющим функции обеззараживающего резервуара.

Несмотря на кажущуюся запутанность работы очистного сооружения с аэротенком — все довольно просто. Отстоявшаяся в септике вода поступает в аэротенк, где перемешивается с активным илом, взмученным сжатым воздухом. Находящиеся в активном иле вечно голодные и пьяные от большого количества кислорода микробы-аэробы активно поедают органические остатки и своих вредных собратьев, они завтракают, обедают и ужинают поступающими органическими загрязнениями, выделяя неорганические компоненты в виде ила. Так как из-за постоянно подаваемого сжатого воздуха процесс «поедания» происходит довольно бурно, в этом резервуаре вода отстояться не может, она перетекает в другой резервуар, где отстаивается и ил постепенно оседает. Осветленная вода перетекает в другой аэротенк, где процесс повторяется. Поскольку в осевшем иле микробов-аэробов предостаточно, они снова проголодались и пока еще не погибли от кислородного голодания их вместе с частью ила перекачивают обратно. Где они с удвоенной энергией опять начинают жировать и размножаться. По мере накопления избыточный ил удаляется из сооружения различными способами и служит ценнейшим удобрением. В последнем резервуаре, куда перетекает очищенная жидкость, происходит доочистка стоков известняком и хлоркой. Сначала известью удаляются те вещества, которые не съели гурманы-аэробы, а затем все, что осталось, уничтожается хлором. Объем камер аэротенка рассчитан таким образом, что они выгружаются от избыточного ила один раз в год, а то и один раз в три года. В некоторых конструкциях локальных очистных сооружений септик комплектуют мусороулавливателем и дробилкой.

Что нужно знать застройщику при приобретении очистного сооружения заводской готовности (табл). Определить максимальную производительность индивидуального очистного сооружения (м3/сут), зависящую от количества точек водоразбора, числа постоянно проживающих жильцов, объема потребления воды в «гостевые» дни и т. п.

Технические характеристики некоторых очистных сооружений заводской готовности
На­име­но­ва­ниеСтра­на из­го­тов­ле­нияМа­те­ри­алПро­из­во­ди­тель­ность, куб.м./суткиКо­ли­че­ст­во про­жи­ваю­щихПо­ря­док об­слу­жи­ва­ния
ФА­ВО­РИТ-ПЛЮСРоссияЖе­ле­зо­бе­тон1,51–8Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в 3–5 лет ас­се­низ. ма­ши­ной
БИО­СЕПТРоссияСталь, не­ржа­вею­щая сталь1,5–121–50Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в 3–5 лет ас­се­низ. ма­ши­ной
ТОПАСРоссияПо­ли­про­пи­лен1–2001–1000Уда­ле­ние осад­ка штат­ным на­со­сом–аэро­лиф­том
КЕДРРоссияПо­ли­про­пи­лен11–5Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в 1–2 го­да ас­се­низ. ма­ши­ной
КОТ­ТЕДЖ-БИОРоссияБе­тон, сталь, пла­стик1,5–505–200Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в год ас­се­низ. ма­ши­ной
ТВЕРЬРоссияСталь, пла­стик1,5–2001–1000Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в год ас­се­низ. ма­ши­ной
ОСИНАРоссияЖ.бетон1–25–12От­кач­ка 1 раз в год
БРИЗ-1СТРоссияСталь1–65–10Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в год ас­се­низ. ма­ши­ной
БРИЗ-СП,
БРИЗ-СЭ
РоссияПо­ли­эти­лен1–21–10Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в год ас­се­низ. ма­ши­ной
МОСТРоссияПо­ли­про­пи­лен1,81–8Уда­ле­ние из фильт­ро­валь­ных меш­ков вруч­ную по ме­ре за­пол­не­ния (1 раз в 1–2 го­да)
PURFLOФранцияПо­ли­эти­лен0,2–301–200От­кач­ка 1 раз в 1–5 лет
UPONOФинляндияПо­ли­эти­лен2–51–10Уда­ле­ние осад­ка 1 раз в год
GREEN ROCKФинляндияПо­ли­эти­лен0,3–201–100От­кач­ка из от­стой­ни­ка 1 раз в год
БИОТАЛЧехия–РоссияПо­ли­про­пи­лен1–2001–1000Уда­ле­ние из фильт­ро­валь­ных меш­ков спе­цу­ст­рой­ст­вом по ме­ре за­пол­не­ния без вы­зо­ва ас­се­ни­за­ци­он­ной ма­ши­ны

Если не хотите иметь проблемы с местной СЭС, выбранное очистное сооружение должно иметь гигиеническое заключение от органов ЦГСЭН и сертификат соответствия Госстандарта России.

Работа очистных сооружений зависит от жизнеспособности микроорганизмов. Не следует злоупотреблять чистящими веществами с большим содержанием хлора, формальдегида, использовать в огромных количествах стиральные порошки.

 

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *