Биологические

Преимущества и недостатки

В таблице собраны распространенные физико-химические методы очистки сточных вод:

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

Агентом выступает биопленка или активный ил.Это совокупность бактерий, грибов, простейших, представителей микрофауны того или иного рода/группы с заданными характеристиками.

Классическая схема аэробной очистки выглядит так:

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

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

Анаэробной

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

Технологическая схема классической анаэробной очистки:

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

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

Дезинфекция

Практически во всех типах сточных вод находятся опасные патогенные микроорганизмы, поэтому нельзя пренебрегать мероприятиями по дезинфекции.

Посредством специальных установок ультрафиолетового облучения осуществляется окончательное обеззараживание стоков. Эта методика является наиболее безопасной. Кроме нее прибегают к электролизу и хлорированию.

Важно! Хлор активно использовался в качестве обеззараживающего реагента, но из-за его высокой токсичности и возможного вреда на состояние окружающей среды, многие промышленные предприятия стали использовать другие вещества, к примеру, гипохлорит и дезавид.

Определение и классификация

Сточные воды – это все виды вод, стекающие в водоемы,
впитывающиеся в землю с территории промышленных, сельскохозяйственных,
городских территорий. Они классифицируются по нескольким критериям:

• происхождению – объекту-источнику;
• загрязняющим компонентам;
• токсичности;
• уровню рН.

Источники грязной воды подразделяют на три вида:
производственные, поверхностные (ливневая канализация, самостекающие потоки),
бытовые, образующиеся в результате жизнедеятельности человека. Все эти сточные
воды содержат различные виды загрязнителей: органические,
минерально-органические, минеральные, смешанные. Они содержатся в растворенном,
взвешенном состоянии (суспензии), в виде осадка. По концентрации вредных
веществ сточные воды делятся по уровню загрязнения от слабо-загрязненных до
опасных. Степень токсичности и уровень рН тоже градируется.

Как это происходит?

В составе очистных комплексов существует отдельное подразделение, которое называют реагентным хозяйством. Коагулянты могут храниться в полностью растворенном виде или в форме твердого концентрата, помещенного в насыщенный раствор.

Резервуары размещены в помещении или около него в накрытом состоянии. Растворы готовят заранее путем перемешивания сжатым воздухом, мешалками, имеющими лопастную или пропеллерную форму.

Массовая доля коагулянтов в растворе может достигать 10 %, флокулянтов – 1 %. Обработку сточных вод реагентами проводят в специальных резервуарах (смесителях), которые делают со следующими конструктивными особенностями:

• перегородками;
• дырками;
• шайбами;
• пропеллерными мешалками;
• лопастями.

Важно! Растворы в смесителях пребывают на протяжении максимум 2 минут, затем по лоткам или трубам поступают в камеры, где образуются хлопья, или сразу в осветлители. Проходная способность участков, через которые подается смесь сточных вод с реагентами, рассчитывается таким образом, что бы поток перемещался со скоростью 1 м/с, поступал в следующий отсек не более чем за 2 минуты

Проходная способность участков, через которые подается смесь сточных вод с реагентами, рассчитывается таким образом, что бы поток перемещался со скоростью 1 м/с, поступал в следующий отсек не более чем за 2 минуты.

Главная стадия очистки – формирование хлопьеобразных агрегатов осуществляется в камерах со следующими конструкционными решениями:

• водоворотами;
• перегородками;
• вихрями;
• механическими мешалками.

Водоворотные камеры имеют вид цилиндра, в которой сверху подается вращающийся поток сточных вод с коагулянтом.

Внизу расположена конструкция для уменьшения вращения раствора, который пребывает в емкости на протяжении 20 минут.

Камеры с перегородками имеют вертикальные или горизонтальные коридоры, по которым перемещается водный поток. Жидкости перемешиваются на поворотах, их количество достигает 8 штук.

В первом коридоре скорость потока равна 0,3 м/с, в последнем она уменьшается в 3 раза. Ширина коридорных протоков не бывает меньше 0,7 м, длина варьируется, зависит от размеров отстойника. Время пребывания очистных вод в камере может достигать получаса.

В вихревой камере, имеющей вид расширяющегося к верху конуса, вода подается в нижнюю часть со скоростью, достигающей 1,2 м/с, в верхнем слое, там где поток выпускают из камеры, его скорость достигает 5 м/с. Продолжительность пребывания растворов в емкости составляет 10 мин.

В камерах, оснащенных лопастными мешалками, сточные воды перемещаются со скоростью до 0,2 м/с, находятся в них на протяжении получаса.

После формирования хлопьев приступают к их удалению, в результате которого сточные воды осветляются. Процесс проводят в отстойниках горизонтального, вертикального или радиального вида.

В целом метод коагуляции приводит к ощутимому удалению примесей, находящихся в мелкодисперсном или эмульгированном виде.

Многостадийность процесса, необходимость постоянного контроля концентраций добавочных реагентов, интенсивности перемешивания и хлопьеобразования не позволяет считать метод очистки простым и легким в исполнении.

Какую воду использовать

Помимо правильного выбора соли, значение имеет и качество воды. Для морского аквариума подойдут три вида:

1. Водопроводная – перед использованием жидкость рекомендуется настаивать в течение суток. В обязательном порядке ее нужно профильтровать. Для этого следует использовать угольный фильтр. Чтобы качественно очистить воду, можно применять специализированные кондиционеры для воды.
2. Дистиллированная жидкость – идеальный вариант для приготовления соленой воды. За счет качественной очистки от вредных веществ и примесей эту воду отстаивать не нужно. Она сразу готова для применения.
3. Обратный осмос – с помощью этой установки можно качественно очистить водопроводную воду. Данный способ приготовления жидкости менее затратный, нежели дистилляция.

Преимущества осмоса. Опытные аквариумисты отдают предпочтение системе обратного осмоса. Купить установку можно в любом зоомагазине.

Недостатки воды из-под крана. Использовать просто отстоянную водопроводную воду категорически запрещено. Без фильтрации в ней остаются химические примеси, которые крайне негативно влияют на здоровье аквариумных рыб.

Необходимость очистки

Водопроводная вода содержит в себе ряд химических примесей. Их наличие негативно сказывается на рыбах и не позволяет создать в аквариуме правильную среду.

Это измерительное устройство рекомендуется приобрести каждому аквариумисту, который серьезно относится к своему хобби.

Правила использования:

1. Прибор опускается в набранную водопроводную воду.
2. Наличие и количество вредных и опасных примесей будет показано на табло в виде отметки ppm. Если данный параметр показывает число 350 ppm, это означает, что столько примесей присутствует в воде.

Использовать прибор нужно и после того, как вода отстоится и пройдет процесс фильтрации. Если результат очистки будет неудовлетворительным, процедура фильтрации проводится еще раз.

Принцип действия систем очистки, правила их установки и обслуживания

Схема расположения бытовой очистительной системы

Первичная очистка сточных вод производится в септической камере (септике). В ней происходит активное разложение загрязнений органической природы посредством анаэробных бактерий. Следовательно, чтобы поддержать выполнение технологического процесса брожения, нужно исключить доступ свободного воздуха в устройство септика.

Тем не менее, необходимого уровня очистки можно достичь лишь при комбинировании анаэробных и аэробных процессов очистки, то есть при сочетании воздействий содержащих и не содержащих кислород активных элементов.

Анаэробная очистка сточных вод предполагает гидролиз (разложение) сложных органических веществ, к примеру жиров, на простые составляющие.

Эффективность очистки способно повысить применение анаэробного биореактора, который представляет собой наполнитель, выполненный в виде ершей и сот, на которых располагаются анаэробные микроорганизмы.

На следующем этапе обработки, стоки подвергаются аэробной очистке, в ходе которой микроорганизмы в ускоренном темпе разлагают простые соединения на нитраты.

На данном этапе необходим принудительный ввод кислорода для получения нужной концентрации воздуха. Для успешной переработки сточных вод аэробными бактериями естественной аэрации будет недостаточно.

В очистных установках используются биореакторы следующих типов:

• аэротенки;
• биофильтры;
• дренажные поля (фильтрующий дренаж, поля фильтрации).

Опишем способы очистки сточных вод, принцип действия и преимущества биореакторов каждого типа.

Итак:

1. Очистка сточных вод в аэротенке производится за счет интенсивного насыщения вод кислородом. Подача воздуха в аэротенк осуществляется посредством компрессора. Происходит перекачка жидкости между камерами аэротенка с помощью насоса, из-за чего стоки пребывают в постоянном движении. Очистка таким методом весьма эффективна и составляет около 95-98%, а это значит, что слив такой воды можно производить в любой водоем в природе.
2. Схема очистки сточных вод в биофильтре строится на процессе прохода стоков через фильтрующую прослойку-наполнитель, состоящую из твердых частиц (пенопласта, пенополиуретана, пузолана и т.д.). На поверхности прослойки расположена биопленка из колонии бактерий, разлагающая взвешенные органические элементы на нерастворимые и растворимые в воде. Поступление сточных вод в биофильтр должно происходить дозировано, ведь большой напор способен перекрыть доступ воздуха к наполнителю, из-за чего аэробные бактерии могут погибнуть. При очистке воды биофильтром удается избавиться от 90-95% вредных примесей. Биофильтр к тому же требует периодической промывки или замены наполнителя при засорениях илом.
3. Дренажное поле, по сути, является системой подземных каналов, которые выкладывают слоями природного фильтрующего материала. В эти слои вставляются дренажные трубы. На дно канав (непосредственно на почву, хорошо впитывающую влагу) высыпают слой песка толщиной 10 см, а поверх него – 40 см слой щебня, в который и утапливают дренажные трубы. Слой щебня укрывают геотекстильным материалом, обеспечивающим защиту дренажной трубы от слабых морозов и загрязнения верхними слоями земли. При свойственных региону низких температурах должно быть предусмотрено дополнительно утепление канализации.

Следует подробнее остановиться на технике устройства дренажного поля:

• Канавы устраивают минимальной шириной в 50 см и глубиной 120 см.
• В качестве дренажной трубы используют пластиковые изделия диаметром 11 см.
• Глубину канав более 120 см устраивать не стоит, так как аэробные бактерии, которые необходимы для биологической очистки, ниже данной отметки отсутствуют.
• Дренажные сооружения биологической очистки сточных вод должны находиться на удалении от источников питьевой воды не менее чем на 30 м, от соседской изгороди – 3 м, от дома – 3 м, от деревьев – 3 м.
• При неровном рельефе местности фильтрационные поля размещают на возвышенностях, обеспечивая тем самым уход очищенной воды самотеком вниз, и предупреждая ее застаивание.
• Расстояние поля фильтрации до грунтовых вод должно быть минимум 1,5 м. Его измеряют по вертикали между поверхностью слоя грунтовых вод и уровнем дренажа.

Для зданий с числом жителей, не превышающим 25 человек, достаточна установка септика для очистки стоков. Более мощная и массивная очистительная система, помимо септика, должна включать сепаратор жира – технологическую емкость, в которой стоки задерживаются на период в 4 секунды, во время которого происходит очистка сточных бытовых вод от жира.

Биологические и биохимические способы очистки сточных вод

Чтобы избавиться от загрязнений органического происхождения, прибегают к биохимическим способам. Их сущность заключается в применении специальных микроорганизмов, которые способны расщеплять органические соединения на простые компоненты:

• воду;
• углекислый газ;
• минеральный осадок.

Такие бактерии находятся в воде регулярно, однако их концентрация невысока, поэтому естественное очищение происходит не быстро.

При биохимической очистке прибегают к воздействию аэробных или анаэробных микроорганизмов.

Ниже приведена их сравнительная характеристика.

Очистка может осуществляться в естественных или искусственно созданных условиях. Ниже рассмотрены основные способы.

Биологические пруды

Биологические пруды – искусственно созданные резервуары малой глубины.  Они предназначены для очистки и доочистки сточных вод в совокупности сооружениями.

Технологическая схема процесса следующая:

• Микроорганизмы применяют для окисления загрязнений кислород, который образуется в результате фотосинтеза.
• Поскольку водоросли потребляют двуокись углерода и аммонийный азот, который выделяется в результате разложении органических веществ, требуется придерживаться оптимальных условий – температуры и рН.
• Пруды обустраивают в несколько ступеней, общая продолжительность пребывания в них составляет несколько дней.

Высокая результативность достигается летом. Различают несколько видов прудов:

Конструкции с аэробным разложением

Сооружения по локализации в них биомассы подразделяются на две основные группы:

1. Аэротенки (биомасса локализируется во взвешенном состоянии). Они представляют собой железобетонные конструкции прямоугольной формы, разделенные перегородками.
2. Биофильтры (биомасса фиксируется на неподвижном материале, который сточная вода обтекает тонким слоем). Это резервуары, заполненные крупнозернистым материалом, бывают с одной или двумя ступенями очистки.

Конструкции с анаэробным разложением

Анаэробное разложение происходит с выделением метана, воды и углекислого газа.

Наиболее распространены следующие типы очистных сооружений:

1. Септики. Сооружения могут быть с одной, двумя или тремя камерами, они используются для обслуживания небольших объектов. Подходят только для предварительной очистки стоков, после чего требуется доочистка.
2. Отстойники. В отличие от септиков, разложение органических примесей протекает эффективно и быстро.
3. Метантенки. Они представляют собой закрытые резервуары, где процесс минерализации органического вещества выполняется при искусственном подогреве.

Основные биохимические процессы в анаэробных и аэробных условиях

Стадии и особенности очистки производственных стоков

Для безопасной утилизации сточные воды предприятий предварительно очищаются. В этих целях используются очистительные сооружения, строение которых зависит от характеристик предприятия. В соответствии с действующими требованиями к сточным водам, жидкие отходы подвергают нескольким этапам очистки.

Первичная обработка

На этом этапе используется один из представленных процессов:

• Пропуск жидкости через сито для исключения твердых частиц
• Извлечение жиров
• Удаление масляных пятен
• Химическая нейтрализация
• Снижение температуры
• Удаление коллоидных частиц, металлов, токсичных солей

Способ обработки подбирается с учетом состава жидких отходов на конкретном предприятии. В не которых случаях первичная обработка не требуется, если сливаемая жидкость не содержит опасные примеси.

Промышленная очистка сточных вод

Биологическая обработка

Метод биологической обработки выбирают с учетом факторов:

• Способности к биоразложению.
• Концентрация загрязнения.
• Объем содержащихся солей.

Распространенным считается способ утилизации промышленных сточных вод при помощи активного ила или биопленки. В этих веществах содержатся микроорганизмы, нейтрализующие вредные и опасные компоненты.

Третичная очистка

Этап направлен на улучшение качества сливаемой жидкости перед выведением в окружающую среду. Третичная очистка используется в случае, если первоначальные методы обработки не позволяют привести показатели к нормам ПДК сточных вод промышленных предприятий.

Третичная обработка предусматривает:

• Удаление фосфора.
• Уменьшение не разлагаемой доли ХПК.
• Снижение цветности.
• Нейтрализация примесей.

Третичная очистка часто применяется для повторного применения жидкости, например в производственных цехах, охладительных системах, механизмах пожаротушения.

Обработка осадка

Добиться снижения объема образующих осадков можно путем снижения внутризаводских или внутрицеховых потерь или путем уменьшения количества используемых в производстве минеральных веществ. Также количество осадков снижается путем применения современных технологий: мембранных биореакторов, метанизации.

Устранение запахов

Концентрация веществ, выделяющих неприятный запах в жидких отходах зависит от характеристик технологического процесса. Большинство веществ, вызывающих неприятный запах, удаляются при первичной очистке.

Запахи нередко вызываются воздействием микроорганизмов, используемых при биологической очистке. В таком случае используются методы дезодорации, выпаривания или дегазации.

Утилизация промышленных стоков

Проблема утилизации промышленных стоков наиболее актуальна для регионов, где на небольшой территории располагается несколько действующий предприятий. Для безопасного удаления жидких отходов требуется очистительный комплекс, действующий в соответствии с установленными стандартами. В противном случае сброс неочищенных вод спровоцирует экологическую катастрофу.

Общая система утилизации отходов в водоемы

Слив в водоемы – основной способ утилизации жидких отходов. Этот способ имеет ряд недостатков и преимуществ. При неправильной обработке стоков перед сливом наносится существенный урон водным ресурсам.

Из-за этого могут пострадать другие отрасли промышленности, например рыболовецкая, аграрная. Слив неочищенных вод приводит к массовой гибели рыбы и животных, негативно отражается на здоровье людей.

Удаление промышленных вод в канализацию

Выведение жидких отходов производства может осуществляться при помощи городской канализационной системы. Но для этого жидкость должна соответствовать установленным требованиям а слив осуществляться в соответствии с правилами приема производственных сточных вод в системы канализации.

В противном случае попадание производственных стоков в городскую канализацию непременно приведет к ухудшению экологической обстановки.

Очистительные системы производственных стоков

Существуют различные методы локализованной очистки стоков перед утилизацией. Применяемая технология обработки зависит от специфики предприятия.

Основные варианты очищения промышленных вод:

• Применение аппаратов сепарации для удаления твердых частиц.
• Центрифуги для удаления из воды и последующего применения мелкодисперсных частиц.
• Вакуумные дегазаторы, применяемые для удаления газообразных загрязнений из жидкости.
• Установки флотации для выведения металлических частиц, пыли, мелкой стружки.

На большинстве современных предприятий используются многоступенчатые очистительные сооружения. Их постройка и эксплуатация занимает место, но позволяет получить на выходе безопасную для природных ресурсов жидкость.

Заключение

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

Особенности процесса:

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

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

Похожие записи:

Фильтр для воды под мойку аквафор Умягчение воды: что это и для чего нужно Сколько воды на планете земля? источники, объем в галлонах, литрах, км3 и процентах Подшивка карнизов крыши Какой кабель использовать для разводки интернета в доме Срок ответа на обращения граждан в управляющую компанию