Анаэробная биологическая очистка сточных вод

Особенности аэробных и анаэробных процессов биологической очистки сточных вод

В процессе работы многих предприятий образуются отходы, содержащие химические и органические соединения. Все они загрязняют окружающую среду. Правильная очистка поможет уменьшить негативное влияние на почву и водные ресурсы.

Один из вариантов – использовать биологические методы: аэробный и анаэробный.

Что это за методы биологического очищения?

Аэробные и анаэробные методы относятся к биологической очистке. Все они задействуют микроорганизмы, которые расщепляют органику на отдельные компоненты. В итоге бактерия получает строительный материал для роста и развития.

В сточных водах в большом количестве имеются органические соединения, которые и становятся питательной средой для микроорганизмов.

Сфера применения таких методов – это очистные конструкции для различных предприятий:

• по изготовлению соков, пива, алкогольной продукции и других напитков;
• по переработке сыворотки;
• сельского хозяйства;
• молокозаводы;
• фармацевтические компании;
• мясокомбинаты;
• производители косметики;
• предприятия химической промышленности.

Для аэробной очистки требуется непрерывное поступление кислорода. Это главный фактор, обеспечивающий деятельность микроорганизмов.

Анаэробный метод используется для ликвидации ила и других твердых осадков. При этом происходит отделение нерастворимых элементов, которые разлагаются с помощью бактерий.

При анализе загрязненности используется термин ХПК – химическое потребление кислорода. Этот показатель отражает концентрацию органики в воде.

Плюсы и минусы процесса

Аэробные и анаэробные методы имеют свои преимущества:

• эффективное удаление органики и других компонентов;
• простой принцип работы;
• малая сумма затрат на обслуживание и работу;
• надежность оборудования;
• экологичность очищенных вод;
• степень очистки до 99%;
• не выделяются вредные вещества.

Недостатки аэробных и анаэробных систем:

• большие вложения на строительные работы;
• необходимо четкое соблюдение технологического процесса;
• некоторые токсичные компоненты приводят к гибели бактерии;
• при работе с определенными продуктами нужен дополнительный этап очистки.

Аэробный способ

Аэробное очищение сточных вод происходит при участии бактерий и кислорода. В результате такой деятельности выделяется:

Это приводит к увеличению активного ила, который формируется из колоний микроорганизмов.

Аэробный процесс очищения включает несколько этапов:

1. Фильтрация воды от твердых частиц.
2. Окисление органики. В итоге образуется активный ил – осадок, состоящий из колоний бактерий. Он поступает в отдельный отсек.
3. Переработка и обеззараживание полученного осадка.

Процесс очищения происходит в биореакторе. Это емкость, изготовленная из пластика, бетона или металла. На дне биореактора располагаются сита, в которых находятся сами микроорганизмы.

Доступ к кислороду обеспечивают аэраторы – перфорированные трубы. Когда по ним проходит воздух, сточные воды насыщаются кислородом.

В процессе жизнедеятельности бактерий происходит выброс тепловой энергии. В итоге повышается температура всей системы. Это может привести к гибели микроорганизмов.

Для контроля над микроклиматом обязательно устанавливают датчики и систему управления. Существенные затраты электроэнергии идут на поддержание работы воздуходувок.

Особенности аэробных устройств:

• удаление свыше 99% ХПК;
• 1 кг загрязнений дает 0,4 кг активного ила;
• не образуется биогаз;
• для ликвидации 1 кг загрязнений потребление электричества составит 5 кВтч.

Эффективность аэробных методов снижается под воздействием ряда факторов:

• наличие токсичных веществ и солей тяжелых металлов;
• работа с загрязнениями, которые долго окисляются;
• большие габариты;
• высокая концентрация активных веществ, замедляющих деятельность микроорганизмов;
• температура, выходящая за пределы 20-30 градусов;
• нарушение кислотно-щелочного баланса, который установлен для каждого вида бактерий.

Указанные факторы угнетают деятельность микроорганизмов или приводят к их полной гибели. Поэтому при выборе аэробного метода обязательно учитывают, какие компоненты содержатся в сточных водах.

Аэробный метод обеспечивает повышенное качества обработки. После очищения разрешено сбрасывать водную массу в реки и водоемы.

Для строительства аэробных конструкций нужно больше свободного пространства и значительные вложения.

Анаэробный

Анаэробное разложение не требует поступления кислорода. В результате происходит процесс брожения и выделяет газ метан. В естественных условиях подобные процессы наблюдаются на болотистой местности. При разложении органики выходят так называемые болотные газы.

Анаэробная очистка включает 4 этапа:

1. Гидролиз. Сложные углеводороды разлагаются на воду и более простые составляющие.
2. Предварительное окисление. В результате выделяются спирты и кислоты.
3. Завершающее окисление продуктов.
4. Переработка веществ бактериями и выделение метана.

Все стадии анаэробного очищения тесно связаны между собой. При нарушении одного этапа очистка прекращается.

Анаэробные устройства имеют вид герметичных контейнеров. Обычно их располагают под землей.

На дне емкости образуется осадок. В верхней части резервуаров имеются колпаки, предназначенные для отвода газа.

Деятельность анаэробных бактерий не приводит к выделению энергии. Поэтому температура внутри контейнера не изменяется. Такое оборудование работает без системы управления, поэтому их стоимость достаточно низкая.

Основной минус анаэробного метода – выделение метана. Поэтому системы возводят на ровной местности, которая постоянного продувается ветрами. Обязательно устанавливаются датчики. При повышении концентрации метана срабатывает система сигнализации.

Особенности работы анаэробных устройств:

• удаляют более 90% загрязнений;
• ликвидация 1 кг ХПК позволяет получить 40 г ила;
• компактные размеры;
• образование биогаза;
• для ликвидации 1 кг загрязнений нужна энергия 0,5 кВтч.

Анаэробные сооружения строят для очистки воды с повышенной концентрацией ХПК. Для их возведения требуется меньше места, также сокращается объем работ и денежных затрат.

Значительно понижают эффективность следующие факторы:

• высокая кислотность сточных вод;
• снижение температуры ниже установленного уровня (20-30 градусов);
• пониженное содержание загрязнений.

Заключение

Биологические способы очистки имеют свои плюсы и минусы. При выборе подходящего метода учитывают состав вод и деятельность компании.

• Анаэробные системы более экономичны, однако действенны при серьезных загрязнениях.
• Аэробные конструкции отличаются высокой эффективностью.

Анаэробная биологическая очистка

Распад органических загрязнений в этом случае проходит в несколько стадий, при участии микроорганизмов с разным механизмом воздействия. Условно они группируются в четыре основных фазовых процесса, по веществам, выделяющимся на каждой из стадий разложения и видам бактерий, участвующих на каждом этапе анаэробного брожения.

Первая, гидролизная фаза, заключается в разложении сложных углеводородов на более простые их составляющие и воду. В результате «работы» соответствующих бактерий белки распадаются на аминокислоты, из углеводов образуется сахар, жиры преобразуются в жирные кислоты. Фаза промежуточного окисления, вторая по очереди, ведет к следующему в этой цепочке преобразованию сложных органических соединений на более простые, к которым относятся спирты, альдегиды и органические кислоты.

Окончательное окисление всех продуктов до уксусной кислоты и выделением водорода протекает в течение третьей фазы анаэробного процесса. Участие метанобразующих бактерий определяет четвертую фазу и заключается в питании продуктами предыдущих стадий распада, с образованием метана и углекислого газа. При этом основная часть выделяющейся энергии идет на образование метана, поэтому и наблюдается лишь незначительный прирост илистой массы.

Особенность анаэробной биологической очистки

Особенность анаэробной биологической очистки заключается в тесной взаимосвязи между всеми четырьмя фазами разложения и последовательностью их протекания. Нарушение течения одной из них может привести к дестабилизации всего процесса анаэробного разложения загрязненных стоков. Причиной этого является специфика развития микроорганизмов, благодаря которым происходит окончательное разложение до метана, поскольку их питательной средой являются вещества, произведенные бактериями на предыдущих стадиях распада загрязняющих органических веществ. Поэтому особое внимание следует уделять определению качественного состава органики, входящей в состав очищаемых стоков. Это связано с разной скоростью протекания процессов разложения белков, жиров и углеводов, и выделением отличающихся объемов метана. Для повышения эффективности анаэробной очистки следует обеспечивать одновременное протекание разложения веществ, содержащихся в стоках, проходящее в первой фазе, на стадии гидролиза, что достигается их разделением. Если обработке подвергаются сточные воды однородного состава, то определение пути, по которому пойдет разложение исходного загрязняющего материала, проходит на этапе приспособления биомассы к этому источнику питания.

Факторы, влияющие на эффективность анаэробной биологической очистки

К негативному влиянию, которое существенно снижает скорость протекания двух последних стадий, относится повышенное содержание органических кислот, что увеличивает кислотность водной среды, ведущую к подавлению деятельности семейств анаэробных бактерий. А это может привести к тому, что процесс разложения органики остановится на второй стадии окисления, идущей до карбоновых кислот, альдегидов и спиртов, являющихся еще достаточно токсичными веществами.

В отличие от аэробного процесса, анаэробная биологическая очистка эффективна при больших концентрациях загрязняющих веществ. Это связано с тем, что процессы биологической очистки, проходящие при участии анаэробных бактерий, не нуждаются в присутствии растворенного в воде кислорода. Поэтому с их участием проводится эффективная очистка стоков с высокими значениями ХПК (химической потребности в кислороде) и БПК (химической потребности в кислороде), невозможная для аэробных микроорганизмов. Кроме того, анаэробные бактерии, в отличие от аэробных собратьев, не чувствительны к действию поверхностно-активных веществ и прекрасно очищают содержащие их стоки. Помимо этого при их действии наблюдается высокая скорость снижения концентрации загрязняющих веществ, что связано с действием активного анаэробного ила, как биофлокулянта. Но при снижении концентрации загрязнений эффективность такой очистки, идущей с помощью анаэробной биомассы, заметно падает. Поэтому очень часто всего анаэробное и аэробное разложение органических загрязнений сточных вод используются в комплексе, позволяя достичь высоких степеней очистки.

Анаэробная очистка сточных вод

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.

Методы аэробной очистки сточных вод

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.

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.

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.

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.

Аэробная и анаэробная биологическая очистка сточных вод

Ежедневно человеку необходима вода для бытовых и производственных нужд. Она загрязняется веществами, которые несут угрозу окружающей среде, природе, людям. Поэтому перед тем как сточная вода будет использоваться повторно, слита в почву, водоем она подвергнется биологической очистке.

Биоочистка и отстаивание позволяет избавиться от патогенных микроорганизмов и бактерий только на 90%. Некоторые организмы сохраняют жизнеспособность от 2 до 10 недель. Устранить их можно только обеззараживанием, например озонированием, хлорированием и обработкой УФ – лучей. В этом случает, процент чистоты воды равен 99,4 – 99,99%.

Что такое биологическая очистка сточных вод?

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

Какие элементы содержит загрязненная вода:

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

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

Положительные качества биологического способа очистки стоков

Биоочистка сточных вод используется в комплексе с другими методами очистки. Микроорганизмы влияют на незначительное количество органических примесей. Только исключив сначала неорганические добавки, а потом органику биологическим путем можно добиться 100% очищения стоков.

Биологический метод подразумевает использование определенных программ очищения.

Принцип анаэробной очистки

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

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

Сооружения биологической очистки сточных вод

В естественных условиях, малые объемы воды очищаются самостоятельно. Из-за увеличения работы заводов стоков слишком много. Справиться с данной проблемой помогают станции биоочистки.

Существует четыре типа обработки стоков:

1. Механический.
   Перед тем как вода попадет в резервуар, она отстаивается и фильтруется с помощью решеток, сита, септики, фильтров, уловителей, ловушек. После механической обработки идут другие методы очищения. Не удаляет углеводы, гумусовые вещества, химические компоненты, фенолы, азотосодержащие соединения.
2. Биологический.
   Используют специальные бактерии, которые в процессе жизни устраняют органику.
3. Химический.
   Химические вещества, реагенты, вступают в реакцию с примесями находящимися в воде. В результате реакции образуется нерастворимый осадок, который оседает на дно.
4. Физико-химический.
   Используется метод сгущения, сорбции, окисления, экстракции, электролиз, флотация. На данном этапе удаляются органические примеси и неорганические включения.

Метантенки

Метантенк – это водорезервуар, предназначенный для анаэробного фотолиза органических и жидких отходов с образованием углеводорода. Резервуар прямоугольной или цилиндрической формы, стены выполнены из железобетона и погружены в землю. Внутри встроен паровой или водяной теплообменник и смешивающие лопасти. Дно уклонено к центру. Крыша отсека плавающая или закрытая.

Основная задача – переработать в отстойнике и очистном сооружении взвеси и осадки.

После прохождения механической фильтрации происходит поступление сточных вод в емкость с активным илом, простейших организмов, бактерий. Содержащиеся в иле бактерии при своевременной подаче оксигена поглощают органические примеси.

Взаимодействие происходит в нескольких секциях оснащенных системой аэрации. В иле содержатся аэробные микроорганизмы, которые абсорбируют определенные виды загрязнений.

Полноценное очищение происходит только при условии непрерывной подачи воздуха. После переработки органики потребности в кислороде снижаются, вода переходит в следующий резервуар.

Здесь бактерии – нитрификаторы устраняют нитраты и азот аммонийную соль. Далее сток подается во вторичный отстойник, ил выпадает в осадок, а вода направляется обратно в резервуар.

Биофильтры

Биофильтры для очистки сточных вод покупают владельцы загородных домов, которые беспокоятся о природе. Считается полноценной станцией очищения стоков. Модуль компактный, в нем размещен резервуар с загрузочным материалом.

В биофильтр встроена активная лента с бактериями. С канализационной трубы сток направляется в первый отсек, в нем оседают крупные элементы и загрязнения. Потом в тело фильтра, где отсеиваются растворенные частицы.

Микрозагрязнения оседают на ленте, бактерии начинают активно расщеплять органику. При оптимальных условиях, они быстро размножаются. Качество и скорость очистки повышается. Чтобы поддерживать необходимый микроклимат в отсек подается воздух с помощью вентилятора.

Биологические пруды

Биологические пруды или биоплато самый действенный способ очищения стоков. Возможна эксплуатация мелких прудов, глубина которых начинается от 50 см. За счет большой площади вода достаточно прогревается, что положительно сказывается на процессе жизнедеятельности организмов, которые занимаются очисткой.

Данную схему целесообразно использовать с апреля по ноябрь, когда столбик термометра не опускается ниже 7 градусов. При более низкой температуре процессы оксидирования замедляются и останавливаются.

• многоступенчатый (без разбавления речной водой);
• рыбоводческий (с разбавлением);
• пруд доочистки.

В биоплато вместе со стоком подается вода из близлежащей реки в определенных соотношениях. Длительность очищение – около двух недели. Чтобы ускорить процесс очищения в пруд запускают рыбу, в основном карповых пород.

В многоступенчатый пруд сток подается неразбавленным. Он постоянно перегоняется из одного пруда в другой, концентрация загрязнений снижается. Данный процесс длиться около месяца.

Поля фильтрации

Поля фильтрации это еще один способ биоочистки. Проводится на специальных полях заселенных почвенными микроорганизмами. Сложные органические вещества окисляются на поверхности почвы. Данную воду целесообразно использовать только для орошения сельскохозяйственных участков.

Поля фильтрации и биологические пруды можно использовать когда грунтовые воды находятся довольно низко. В противном случае загрязненная вода может попасть в источники питьевой воды. Немаловажным фактором является сезонность, только при постоянной плюсовой температуре делятся и активно растут бактерии.

Принципы биологической очистки и список необходимого оборудования

Беря во внимание принципы работы биоочистки, проводится закупка оборудования.

Основные методики очищения:

• каналы циркуляционного окисления;
• биоплато;
• аэротенки;
• биореактивы;
• фильтрующие колодцы;
• поля фильтрации;
• метантенки;
• биофильтры;
• песчано-гравийные фильтры.

Для естественной и искусственной очистки применяют разные методики.

Эффективность биоочистки стоков

Биоочистка сейчас самый популярный, недорогой и эффективный способ очищения стоков от органики. По сравнению с другими методами является химически безопасным. На результат будет влиять размер частиц ила, поэтому его необходимо постоянно менять, чтоб не снижалась концентрация гетеротрофных микроорганизмов.

К сожалению как самостоятельный метод не используется. Необходим целый комплекс очистки для достижения максимального очищения и удаления примесей.