Аэробным микроорганизмам для жизни необходим кислород. Чтобы повысить эффективность очистки, необходимо создать подходящие условия, установив систему аэрации.
Биологическая очистка сточных вод
На заводах, фермах и многих других производственных объектах очистка сточных вод является одной из первых задач. Без очистки сточные воды загрязнили бы воды Земли до такой степени, что люди оказались бы на грани выживания. Основное внимание здесь уделяется биологической очистке.
Что это такое?
Биологическая очистка сточных вод — это многоступенчатый процесс, который удаляет потенциально вредные вещества, реагенты и химикаты из сточных вод путем их расщепления с помощью специально выращенных бактерий и других одноклеточных организмов. Биоремедиация — это этап, который заменяет механические и химико-физические методы в общем процессе очистки сточных вод.
Принцип заключается в разложении органического материала на простые газы. К ним относятся углекислый газ, водород, оксиды азота, аммиак и сероводород. Органические вещества — в основном метан, но также могут образовываться метанол, уксусная кислота и ацетон. Органические вещества — жиры, углеводы, неразложившиеся белки — являются источником пищи (и, следовательно, энергии) для микроорганизмов, используемых в качестве септических одноклеточных культур.
Сточные воды, как уже упоминалось, содержат значительное количество аминокислот, нитратов и, возможно, аммиака. Азот, получаемый из этих реагентов, является жизненно важным элементом для одноклеточных организмов. Кроме азота, бактерии и простейшие извлекают из органического материала фосфор и калий.
Если количество азота, фосфора и калия в сточных водах увеличивается, микроорганизмы работают быстрее. В результате происходит более тщательная очистка.
Основные методы
На естественном уровне (без участия антропогенных процессов) сточные воды небольшого объема имеют низкую концентрацию выбросов, которые со временем саморазрушаются. Высокий уровень развития различных отраслей человеческой деятельности оперирует объемами сточных вод, на порядок превышающими те, которые генерировало население Земли в древние или доисторические времена. Существуют различные виды очистки сточных вод: механическая, физико-химическая и биологическая.
При механическом методе в системе используются решетки, сита и фильтры. Решетка и сито, например, улавливают крупную грязь и крупный песок. Пескоуловитель — это специальный контейнер, в котором мелкий песок оседает на дно. Фильтр способен задерживать глину (суглинок и ил, которые остаются во взвешенном состоянии более одного часа), шлак и нерастворимые соли. Нерастворимые соли частично удаляются.
Одним из физико-химических подтипов является липотрап. Масла и жиры легче воды — они скапливаются на поверхности, а очищенная от этих капель вода опускается глубже. Для удаления из сточных вод растворимых солей и некоторых органических веществ в сточные воды добавляют реагенты — они реагируют с этими примесями и образуют нерастворимый осадок. Например, растворимый в воде оксид железа раскисляется (в воду добавляется воздух или кислород). Окисленное железо превращается в ржавчину и выпадает в осадок или фильтруется. При химико-физическом процессе сточные воды должны отстаиваться в течение длительного времени — удаляются все нерастворимые реагенты и масляная пленка.
Для химико-физического процесса также характерен электролиз: Соли, кислоты и щелочи, которые могут присутствовать в сточных водах, реагируют с металлами на экранах электродов. Они превращаются в нерастворимые соли и выпадают в осадок или всплывают.
Наконец, биоочистка воды — это селективная реакция одноклеточных организмов на определенные загрязнители. Например, генетически модифицированные бациллы, вид одноклеточных экстремофилов, разлагают фекалии и мочу на более простые компоненты.
Естественные
Для естественной очистки сточных вод используются природные процессы, происходящие в воде, почве и растениях. Загрязняющие реагенты связываются ими, превращаются сначала в минералы, а затем в другие, более безвредные аналоги или переносятся.
Примером может служить переработка нефти в океанической среде, которая содержит все разнообразие известных культур простейших. Суть процесса заключается в следующем: Случайные разливы нефти со временем распадаются на летучие и газообразные углеводороды. Обратной стороной этого процесса является парниковый эффект, который приводит к повышению среднегодовой температуры на 20 лет: Метан разлагается в десятки раз медленнее, чем, например, углекислый газ превращается в кислород растениями.
Искусственные
То, с чем не справилась природа, или аналогичный природный процесс занял бы тысячи или миллионы лет, перерабатывается с помощью человеческих технологий и машин. Задача состоит в том, чтобы ввести специально выращенные микроорганизмы в сточные воды очистных сооружений, с доступом или без доступа кислорода. Они содержатся при оптимальной температуре и под давлением, близким к атмосферному давлению Земли.
Биологические очистные сооружения
Биологическая очистка — это уничтожение отходов посредством действия микроорганизмов. Они удаляют из воды вредные соединения и превращают их в неорганические вещества. В результате очистки сточных вод выделяется осадок и H2O, CO2, CH4. Искусственно созданные бактерии и микроорганизмы используют примеси и отходы сточных вод для своей жизни и питания. Разрушая органические вещества, они уменьшают загрязнение и увеличивают массу активного ила. Активный ил делает процесс более безопасным, простым и удобным. Благодаря активному илу нет необходимости в использовании реагентов. Оборудование, используемое при биологической очистке, делится на два типа.
- сооружения, создающие условия, близкие к естественным;
- сооружения, которые создают искусственные условия для процесса очистки.
Бактерии делятся на аэробные и анаэробные. Первые живут только там, где есть свободный кислород. Аэробные бактерии потребляют органические вещества и образуют активный ил. Они также встречаются в различных формах:
- облигатными (существуют только при высокой концентрации кислорода);
- факультативными (способы существовать и размножаться при небольшом содержании свободного кислорода).
Анаэробные бактерии выживают при отсутствии кислорода. Они способны осветлять и очищать сточные воды.
- облигатные (могут существовать только без кислорода, так как он уничтожает микроорганизмы);
- аэротолерантные (могут жить без кислорода);
- факультативные (способы существовать при небольшой концентрации кислорода).
Способы очистки сточных вод от загрязнений
Они способны осветлять и очищать воду, а также окислять и очищать воду. Для очистки сточных вод используются следующие методы:
- механический;
- физико-химический;
- биологический.
- Механический метод. В него входит три этапа: отстаивание, процеживание, центрифугирование.
- Физико-химический метод. Основан на коагуляции и флотации.
- Биологический метод. Данный способ протекает при помощи функционирования активного ила, который способствует разложению органических веществ до минеральных соединений.
Это делается в несколько этапов:
- стоки попадают на первый этап очистки – механический, где происходит поглощение загрязнений на поверхности активного ила; за 1,5 часа в среднем уничтожается 50-60% органических веществ;
- второй этап – биологическая очистка, в результате которой удаляется остальная часть органических веществ, затем сточные воды отправляются на доочистку до норм сброса в водоем;
- третий этап – фильтрация и ультрафиолетовое обеззараживание.
Преимущества биологической очистки:
- процесс очищения происходит за счет метаболизма микроорганизмов;
- биологический метод признан самым экономичным (в отличие от физико-химического, который требует большого количества дорогих реагентов);
- биологическая очистка решают вопрос минерализации осадков и сокращает их количество;
- применение активного ила в качестве удобрения.
Биологические очистные сооружения
Станции биологической очистки состоят из резервуаров, насосов и другого оборудования, которое очищает сточные воды, создавая специальные условия для роста активного ила.
Первая ступень станции биологической очистки выполнена в виде горизонтального резервуара. Они изготавливаются из стеклопластика и оснащаются мешалками. В резервуаре сточные воды смешиваются с активным илом и проходят анаэробную обработку.
Реакторы второй ступени представляют собой цилиндрические резервуары с коническим днищем, оснащенные технологической загрузкой, в которой выращивается биомасса.
Они выполнены в виде мешалок и экспеллеров. Первые равномерно распределяют отходы по всей конструкции. В них сточные воды смешиваются с активным илом. В эжекторах загрязнение постепенно уменьшается.
Они оснащены специальным фильтрующим материалом с биологической мембраной. Биофильтр адсорбирует примеси, которые поглощаются живыми клетками.
В центральной части очистных сооружений находится система пластинчатой загрузки, в которой примеси в сточных водах окисляются активным илом. В отстойниках сточные воды проходят через систему фильтров и затем отделяются от биомассы ила.
Это искусственные пруды, в которых сточные воды аэрируются естественным воздухом. Пруды требуют больших площадей и могут эксплуатироваться только при температуре выше +6 градусов Цельсия.
ЭкоКомпозит проектирует и производит очистные сооружения для промышленных и бытовых сточных вод. Мы также поставляем качественные материалы для систем водоснабжения и водоотведения. Среди наших клиентов — крупные компании со всей России.
Преимущества работы с нами:
- широкий ассортимент продукции;
- услуги по проектированию и монтажу;
- квалифицированная консультация от опытных специалистов;
- своевременная доставка в любой регион России;
- выгодные условия для постоянных клиентов;
- продукция от именитых производителей;
- расширенная гарантия на оборудование.
Чтобы сделать заказ, отправьте онлайн-запрос на сайте или позвоните нам по телефону 8 (800) 301-60-50. Мы будем рады помочь вам с выбором и ответить на любые вопросы.
Типы и принцип работы ЛОС
Очистные сооружения бытовых сточных вод помогают переработать отходы в относительно безопасную жидкую субстанцию, которую можно использовать в инженерных целях или утилизировать в почву.
Летучие органические соединения используются для биологической очистки:
- Септики – герметичные камеры, в которые сбрасываются канализационные стоки. Там обитают анаэробные микроорганизмы, перерабатывающие осадок и способствующие очистке воды. Жидкости после септика требуется дополнительное очищение, к примеру, в фильтрационном колодце, перед ее сбросом в водоем либо почву.
- Септические устройства с биологическими фильтрами. Принцип действия биофильтра заключается в просачивании воды через толщу крупнозернистого материала (щебня либо песка), который покрыт пленкой из особых бактерий. По такой схеме работают фильтрационные поля и колодезные установки. При прохождении стоков сквозь биологический фильтр благодаря микроорганизмам происходит активизация процессов окисления и разложения органических составляющих.
- Биопруды – искусственные водные объекты глубиной, не превышающей метр. В них загрязненная жидкость после прохождения механической чистки перерабатывается благодаря действию бактерий. Для ускорения деятельности микроорганизмов необходим прогрев водоемов солнечными лучами: среднерусской зимой эти пруды обладают малой производительностью и почти не применяются. Усиление деятельности бактерий-аэробов также производится посредством принудительной аэрации.
- Аэротенки – герметично выполненные установки, в которых применяется принудительная аэрация. Чтобы перерабатывать жидкость быстрее и эффективнее, используют активный ил, содержащий в своем составе нужные микроорганизмы.
- Станции глубокой очистки. Сооружения используются при комплексном осветлении сточных вод с максимальным эффектом. После прохождения через них жидкость становится очищенной до 98%. Вода прогоняется через несколько различных фильтров и очистных приспособлений.
Мембранный биореактор все чаще используется для очистки сточных вод на заводах и в населенных пунктах. Он сочетает биологическую обработку активного ила с механической мембранной фильтрацией. Мембранная система используется для отделения активного ила и является альтернативой осаждению этого материала в обычных станциях биологической очистки.
- компактные габариты при большой продуктивности;
- использование при обновлении оборудования старых комплексов очистки;
- возможность работы при значительном скоплении активного ила.
Существует два типа биологических метантенков: с внутренней мембраной и с внешней мембраной. Во втором типе фильтр изолирован от технологических камер и необходимо устанавливать промежуточную насосную систему.
Механическая очистка
Механическая очистка осуществляется в нескольких последовательно соединенных установках, которые предназначены для улавливания различных фракций взвешенных веществ.
Решетка используется для сбора крупных загрязнений, таких как тряпки, бумага и хлопок. Она состоит из ряда параллельных металлических прутьев, скрепленных вместе и установленных вертикально на коллекторе, по которому вода поступает на очистные сооружения. Расстояние между прутьями составляет 16-70 мм. На крупных заводах отходы удаляются механическими граблями. Затем отходы транспортируются в измельчитель, а затем в метантенк или перерабатываются как твердые отходы (компостирование, вспашка, биотермические камеры). На небольших заводах отходы удаляются вручную с помощью граблей. Отходы содержат много органического материала, который легко гниет, не является эпидемиологически безопасным и нуждается в дезинфекции. Важность отстойников заключается в удалении крупных примесей из осадка, чтобы он был более однородным и легче поддавался нейтрализации, а также в предотвращении засорения насосов и труб, используемых для транспортировки сточных вод и осадка.
2. камеры песколовки предназначены для перехвата тяжелых минеральных частиц (песка) перед поступлением сточных вод в отстойник. Принцип работы: Скорость потока сточных вод составляет 15-70 см/с, что достаточно для предотвращения оседания легких органических частиц и в то же время слишком мало для предотвращения оседания тяжелого песка. Температура потока составляет не менее 70 °C. Песколовки — это оседающие ловушки. Типы песколовных камер: 1) вертикальные — с круговым потоком воды 2) горизонтальные — с прямолинейным потоком воды 3) аэрируемые — сжатый воздух проходит через дно, что помогает промыть песок от хлопьев органических частиц. Горизонтальные камеры для песка просты по конструкции и очень эффективны. Они состоят из 2-3 секций, каждая из которых может работать независимо. Это позволяет отключать 1-2 секции при слабом потоке воды, например, ночью. Вертикальные песколовки более компактны и эффективны. Недостатком является то, что объем конструкции меньше, чем у горизонтальных ловушек, и мелкие частицы песка не улавливаются.
3. илоуловители
— с обработкой ила
— без обработки ила
Осадкоуловители с обработкой ила
Характеризуются большим объемом осадка при длительном времени отстаивания до завершения процесса сбраживания с уплотнением удерживаемых твердых частиц (метантенк, двухъярусный резервуар и осветлитель/рекуператор).
Отстойник без обработки осадка
(a) Вертикальный отстойник — цилиндр с коническим дном — вода проходит через центральную трубу и затем поступает в резервуар.
б) Горизонтальный отстойник — с уклоном, который изменяет направление потока жидкости таким образом, что осадок соскальзывает вниз или выталкивается скребком и затем накапливается в иловой камере. Глубина составляет 1,5-2 м, а скорость движения — 7 мм/сек.
(c) Радиальный отстойник — круглый с дном, равномерно наклоненным к центру, диаметр 16-40 м, глубина слоя воды 2-2,5 м. Вода движется с уменьшающейся скоростью от центра, где она подается со дна, к ободу, где она переливается через отверстия в плите во внешний круговой канал. Осадок удаляется скребками, прикрепленными к медленно вращающейся форме. Время пребывания составляет 1,5 часа, а скорость — 7 мм/с. Эффективность составляет 60 %. Осадок подается в метантенк, где происходит его сбраживание.
Нормы очистки
Очистные сооружения должны гарантировать требуемую степень очистки. Строгие нормы существуют только для сточных вод промышленных предприятий. В нормативах указывается концентрация отдельных веществ в очищенной воде.
Для бытовых сточных вод таких строгих правил не существует. Однако сбрасывать неочищенные сточные воды в открытые водоемы или на землю запрещено. За это домовладельцы могут быть привлечены к ответственности.
Концентрация определенных веществ регулируется законом для бытовых сточных вод только в том случае, если они сбрасываются в водоем. То же самое относится и к сточным водам, сбрасываемым после очистки, поскольку в этом случае они рано или поздно окажутся в водоеме.
К сточным водам, которые сбрасываются в грунт после очистных сооружений, таких строгих требований не предъявляется, поскольку в этом случае домовладелец сам заинтересован в тщательной очистке жидкости. В противном случае он рискует тем, что его имущество испортится настолько, что дом станет непригодным для проживания.
Разница между очищением и обеззараживанием
Очистка удаляет механические и химические загрязнения.
Это очень важно. Цель обработки для устранения последствий — удалить живые организмы, которые наносят вред вашему дому.
К вредным микроорганизмам относятся патогенные и условно-патогенные бактерии, споры бактерий, вирусы, грибки, гельминты и их яйца.
- Химические : обработка воды озоном, диоксидом хлора, гипохлоритом натрия, полимерными антисептиками. Эти вещества убивают патогенов или делают их неспособными к размножению;
- Физические : обработка воды ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком;
- Комплексные : комбинирование химических и физических методов.
Требования и нормативные документы
Сточные воды должны быть очищены до уровня ВДУ или ПДК, особенно если они попадают в рыбохозяйственные водоемы. Это регламентируется СанПиН 2.1.5.980-00 «Санитарные требования к охране поверхностных вод».
После биологической очистки БПК должно быть снижено до 15 мг/л, а взвешенные вещества — до 70 мг/л.
После глубокой очистки БПКп не превышает 3-5 мг/л, а концентрация взвешенных частиц составляет 1-2 мг/л.
Другие требования и нормативы:
- ГН 2.1.5.689-98 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»;
- ГН 2.1.5.690-98 «Ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».
Этапы извлечения загрязнений
Существует 3 стадии извлечения примесей из сточных вод:
- Первичная – удаление мусора, крупнодисперсных примесей, поверхностных загрязнений и взвешенных веществ.
- Вторичная – разложение органических стоков.
- Третичная (доочистка) – извлечение взвешенных и коллоидных частиц, пестицидов, фунгицидов, осаждение остатков фосфора, азота, снижение ХПК. Показатели доводятся до норм ОДУ или ПДК.
На этих этапах используются следующие процессы:
- Механические – использование стационарных или подвижных фильтрующих установок: грубых фильтров, отстойников, ловушек поверхностных загрязнений. После механической очистки количество загрязнений в стоках снижается на 30-60%.
- Биологический – очистка с помощью живых микроорганизмов: бактерий, грибков, простейших. Микроорганизмы используют органику как пищу и превращают ее в безопасный биогаз, метан и воду. Биологические методы избавляют от 92-96% загрязнений.
- Физико-химический – очистка стоков от растворенных примесей и взвешенных веществ с помощью законов физики и химических реактивов. Из вод удаляется 96-98% мелкодисперсных частиц.
- Дезинфекция – уничтожение болезнетворных бактерий, вирусов. По нормативам сточные воды не должны содержать возбудителей заболеваний, поэтому эффективность обеззараживания достигает 99,9%.
Маслоотделители и пористые абсорбирующие материалы в основном используются для очистки бензина, мазута, парафина, нефтяных масел:
- Активированный уголь;
- Глины;
- Кокс;
- Торф;
- Золу;
- Силикагели.
Справка: нефтепродукты в основном используются для удаления загрязняющих веществ из воды. ПДК нефтепродуктов в сточных водах не превышает 0,01-0,3 мг/л. Такие низкие значения обусловлены токсичностью соединений для живых организмов.
Биологическая очистка сточных вод
Биологическая очистка воды получила широкое распространение много лет назад. С тех пор этот метод активно используется как в частных хозяйствах, так и в промышленности. Он предполагает использование полезных микроорганизмов и является естественным процессом, который может применяться даже в случаях сильного загрязнения воды. Биологическая очистка является одним из обязательных процессов для улучшения свойств сточных вод.
Что такое биологическая очистка сточных вод
Биологическая очистка сточных вод — это процесс, используемый сразу после механической очистки жидкости. Метод заключается в расщеплении органических соединений на более простые и мелкие элементы. Сточные воды обычно богаты различными веществами и содержат различные аминокислоты, аммиак и другие соединения. Азот, который содержится во всех вышеперечисленных микроэлементах, отвечает за жизнедеятельность микроорганизмов. Бактерии также извлекают минеральные соли, калий и фосфор. Чем больше различных элементов и веществ содержится в жидкости, тем эффективнее процесс биопереработки. Процесс полностью зависит от интенсивности роста популяции микроорганизмов.
Какие существуют способы биоочистки воды
Биологическая очистка сточных вод делится на два конкретных типа:Физическая очистка.В этом методе состояние жидкости улучшается путем создания естественной экосистемы. При этом используются естественные процессы, происходящие в почве, жидкости и растениях. Все примеси и опасные микроэлементы изменяются, минерализуются или нейтрализуются. Естественный процесс биоремедиации обычно используется для дополнительной очистки сточных вод.Искусственная очистка.В этом случае используются специальные искусственные устройства. Для выполнения поставленной задачи в жидкость добавляются аэробные или анаэробные частицы. Кроме того, в ходе процесса специалисты обеспечивают наличие наиболее благоприятных условий для эффективной очистки сточных вод. Выбор конкретной категории зависит от цели очистки жидкости u
Насколько эффективна биологическая очистка
- белков, углеводов и жиров;
- нефтепродуктов;
- крахмала;
- целлюлозы;
- калия;
- фосфора;
- кальция;
- аммонийного азота;
- окисляющихся органических элементов.
Когда на предприятии создаются специальные установки, все используемые жидкости подвергаются обязательной биоремедиации. Жидкость для очистки получают из промышленных и городских сточных вод. Реже используется осадок сточных вод.
Преимущества и недостатки
Чтобы полностью оценить процесс, следует рассмотреть основные преимущества и недостатки.
Преимущества:
- За счет естественных реакций можно получить экологически чистую массу, цикл легко повторять многочисленное количество раз.
- Биологическая очистка сточных вод имеет более бюджетную цену, чем другие методы.
- Процесс биоочистки автономен. Достаточно одного человека, который будет контролировать процесс и своевременно добавлять реагенты либо путем автоматического ввода с помощью насосов дозаторов.
- Биоочистка практически безотходна. В процессе обработки остаются вода и углекислый газ, которые легко утилизировать.
Помимо неоспоримых преимуществ, не лишним будет рассмотреть и недостатки процесса.
- Далеко не все остаточные материалы можно утилизировать или повторно использовать. Если в результате очистки произошло выделение токсичных соединений, их нужно удалить в кратчайшие сроки, иначе биологическая масса погибнет, и процесс очистки будет остановлен.
- Требуется полное соблюдение технологического режима. Если в процессе были допущены ошибки и послабления, биоочистка будет гораздо менее эффективной.
- Для использования метода необходимо возвести специальные очистные сооружения. Это достаточно серьезные финансовые вложения, которые в дальнейшем могут окупиться.
- Нужно постоянно сохранять определенное количество билогической массы. Если ее концентрация снизится ниже нормы, процесс очистки не будет произведен должным образом. В воде останутся загрязнения и вредные микроэлементы.
Заключение
Биологическая очистка сточных вод является одним из наиболее эффективных методов избавления воды от вредных элементов и примесей. Этим методом можно удалить до 99% загрязняющих веществ.
При необходимости локальные очистные сооружения могут быть установлены в любом месте. При необходимости вода в любой момент может быть отправлена на доочистку. При этом гарантируется высокий уровень качества и безопасность химического состава жидкости. Биологическая очистка — необходимый шаг для улучшения качества воды.
