Содержание
Биологические методы очистки сточных вод основываются на естественных процессах жизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов.
Микроорганизмы обладают целым рядом особых свойств, из которых следует выделить три основных, широко используемых для целей очистки:
1) способность потреблять в качестве источников питания самые разнообразные органические соединения для получения энергии и обеспечения своего функционирования;
2) свойство быстро размножаться;
3) способность образовывать колонии и скопления, которые сравнительно легко можно отделить от очищенной воды после завершения процессов изъятия содержавшихся в ней загрязнений.
Биологическая очистка сточных вод может осуществляться в естественных и искусственных условиях. В естественных условиях очистка проходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Сущность биологической очистки на полях орошения и полях фильтрации заключается в том, что сточная жидкость фильтруется через почву. В верхнем ее слое задерживаются взвешенные вещества, образующие на поверхности частичек грунта густонаселенную микроорганизмами пленку.
Это пленка адсорбирует и окисляет органические загрязнения, находящиеся в сточной жидкости. При этом используется кислород, проникающий в поры грунта из воздуха. Поля орошения представляют собой специально спланированные участки земли, предназначенные для очистки сточных вод, с одновременным использованием этих участков для выращивания сельскохозяйственных культур. Если участки земли предназначены только для очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации.
В биологических прудах сточная вода протекает через водоем, куда кислород поступает за счет реаэрации или механической аэрации. Биологические пруды могут быть использованы как самостоятельные сооружения, а также для их доочистки в сочетании с другими сооружениями.
В искусственных условиях биологическая очистка осуществляется в аэротенках и биофильтрах.
В аэротенках микробиальная масса находится во взвешенном в жидкости состоянии в виде отдельных хлопьев, представляющих собой зооглейные скопления микроорганизмов, простейших и более высокоорганизованных представителей фауны (коловратки, черви, личинки насекомых), а также водных грибов и дрожжей. Этот биоценоз организмов, развивающихся в аэробных условиях на органических загрязнениях, содержащихся в сточной воде, получил название активного ила.
Доминирующая роль в нем принадлежит различным группам бактерий − одноклеточным подвижным микроорганизмам с достаточно прочной внешней мембраной, способным не только извлекать из воды растворенные и взвешенные вещества органического и неорганического происхождения, но и самоорганизовываться в колонии – хлопья, сравнительно легко отделимые затем от очищенной воды отстаиванием или флотацией. Размер хлопьев зависит как от вида бактерий, наличия и характера загрязнений, так и от внешних факторов – температуры среды, гидродинамических условий в аэрационном сооружении и пр.
Наиболее часто аэротенк устраивается в виде прямоугольного резервуара, разделенного продольными перегородками на отдельные коридоры шириной 4-9 м, по которым иловая смесь протекает от входа в аэротенк к выходу из него при постоянном перемешивании и обеспечении кислородом воздухом.
Классическая схема очистки сточных вод включает аэрационные и отстойные сооружения, оборудование и коммуникации для подачи и распределения сточных вод по аэротенкам, сбора и подачи иловой смеси на илоотделение, отведения очищенной воды, обеспечения возврата в аэротенки циркуляционного активного ила и удаления избыточного ила, подачи и распределения воздуха в аэротенках.
По способу подачи активного ила, сточной воды и отводу иловой смеси различают: аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды. Аэротенки-вытеснители отличаются сосредоточенной подачей воды и активного ила и сосредоточенным отводом иловой смеси. Аэротенки-смесители отличаются рассредоточенной подачей воды, ила и рассредоточенным отводом иловой смеси. В аэротенках с рассредоточенной подачей сточной воды подача ила и отвод иловой смеси сосредоточенные.
Для создания аэробных условий процесса биологической очистки в аэротенках и поддержания ила во взвешенном состоянии аэротенки оборудуются системами аэрации.
Системы аэрации подразделяются на пневматическую, механическую, смешанную и струйную.
Пневматическая аэрация может быть: мелкопузырчатой, среднепузырчатой и крупнопузырчатой. Мелкопузырчатые аэраторы могут быть изготовлены из керамики, ткани, пластмассы, а также форсуночного или ударного типов.
В качестве среднепузырчатых аэраторов применяются перфорированные трубы, щелевые аэраторы и др. Крупнопузырчатые − трубы с открытым концом, сопла.
Механические аэраторы классифицируются следующим образом:
– по принципу действия: импеллерные (кавитационные) и поверхностные;
– по плоскости расположения оси вращения ротора: с горизонтальной и вертикальной осью вращения;
– по конструкции ротора: конические, дисковые, цилиндрические, колёсные, турбинные и винтовые.
Наиболее широкое распространение получили аэраторы поверхностного типа, особенностью которых является незначительное погружение их в сточную воду.
Биологический фильтр (биофильтр) – сооружение биологической очистки, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой (биоплёнкой), образованной колониями микроорганизмов. Биофильтр состоит из резервуара круглой или прямоугольной формы в плане; фильтрующей загрузки; водораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное орошение сточной водой поверхности загрузки биофильтра; дренажного устройства для удаления очищенной сточной воды; вентиляционного устройства, с помощью которого поступает необходимый для окислительного процесса воздух.
Микроорганизмы биопленки в процессе ферментативных реакций окисляют органические вещества, получая при этом питание и энергию, необходимые для своей жизнедеятельности. В результате из сточной воды удаляются органические загрязнения, проходят процессы денитрификации, и увеличивается масса активной биологической плёнки в теле биофильтра.
Отработавшая и омертвевшая плёнка смывается и выносится из тела биофильтра протекающей сточной водой. Необходимый для биохимического процесса кислород поступает в толщу загрузки путём естественной или искусственной вентиляции фильтра.
В технологических схемах очистки после аэротенков и биофильтров предусматриваются вторичные отстойники, которые служат для разделения иловых смесей и выделения отмершей биопленки из биологически очищенной воды.
Вторичные отстойники бывают: вертикальными, горизонтальными и радиальными. Для очистных станций небольшой пропускной способности (до 20 000 ) применяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станций средней и большой пропускной способности (более 20 000 ) – горизонтальные и радиальные.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8421 – 
| 8038 – 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
В стоках содержатся вещества органического и неорганического происхождения, причем органических намного больше. И если от неорганических включений проще всего избавиться механическим способом, то для удаления органических примесей нужны другие методы. Одним из основных является биологическая очистка сточных вод. О его особенностях, разновидностях и технологиях вы узнаете в этой статье.
Проблема загрязнения окружающей среды
Вода – это жизнь, но потребляем мы ее чистую, а возвращаем грязную. Если стоки не очищать, то время «драгоценной влаги», описанное многими писателями-фантастами, наступит очень скоро. Природа может очищать воду самостоятельно, но данные процессы протекают очень медленно. Количество людей увеличивается, объемы потребления воды также возрастают, поэтому проблем организованной и тщательной очистки стоков стоит особенно остро. Самой эффективной технологией очищения воды является именно биологическая. Но, прежде чем рассматривать основные принципы ее работы, нужно разобраться с составом воды.
Состав бытовых сточных вод
В любом доме с водопроводом есть и канализация. Она обеспечивает нормальные процессы транспортировки стоков из квартир и домов к станциям очистки. В канализационных трубах течет обычная вода, но загрязненная. Примесей в ней всего лишь 1%, но именно он делает стоки непригодными для дальнейшего применения. Только после очистки воду можно будет повторно использовать для питья и в быту.
Точный состав сточных вод назвать нельзя, поскольку он зависит от места взятия специальной пробы, но даже в одном и том же месте количество и набор примесей могут различаться. Чаще всего в воде содержатся твердые частички, биологические примеси, неорганические включения. С неорганикой все просто – ее удаляет даже самый простой фильтр, но с органикой вам придется побороться. Если ничего не делать, данные вещества начинают распадаться и образовывают гниющий осадок (отсюда – неприятный характерный «запах канализации»). Причем гнить начинают не только разложившиеся органические вещества, но и вода.
Если в двух словах, то в состав стоков входят жиры, ПАВы, фосфаты, хлоридные и азотные соединения, нефтепродукты, сульфаты. Самостоятельно из воды они исчезнуть не могут – нужна комплексная очистка. Особенно остро проблема стоит в тех домах, в которых проведена автономная система водоотведения и водоснабжения, ведь на каждом участке есть и выгребная яма, и скважина на воду. Если стоки не очищать, они могут попасть в кран – и ситуация станет опасной для жизни.
Методы очистки бытовых и промышленных стоков
Сточные воды могут самоочищаться в природных условиях, но только если их объем небольшой. Поскольку промышленная отрасль сегодня развита высоко, объемы стоков на выходе образуются значительные. И чтобы получить чистую воду, человек должен решить вопрос с нечистотами – то есть их очисткой. Всего существует несколько методов очищения стоков – это механический, химический, физико-химический и биологический. Рассмотрим подробнее особенности каждого из них.
Механическая очистка предполагает применение таких методик как фильтрация и отстаивание. Основные инструменты – решетки, сита, фильтры, ловушки и уловители. Когда вода проходит первичную очистку, она попадает в отстойник – емкость, предназначенную для отстаивания стоков с образование осадка. Механическая очистка используется в большинстве современных систем, но редко как самостоятельный способ. А все дело в том, что она не подходит для удаления химических компонентов и органических примесей.
Химическая очистка проводится с применением реагентов – особых химических веществ, которые вступают в реакцию с примесями, содержащимися в воде, и образовывают нерастворимый осадок. В результате содержание растворимых взвесей снижается на 25%, а нерастворимых на 95%.
Физико-химическая очистка предполагает применение таких методик как окисление, коагуляция, экстракция и так далее. Данные процессы позволяют удалять из воды неорганические включения и разрушать плохо окисляемые органические примеси. Самой популярной физико-химической методикой очистки является электролиз.
Биологическая очистка – процесс, основанный на применении специфических микроорганизмов и принципов их жизнедеятельности. Бактерии направленно воздействуют на специфические органические загрязнители, и происходит очистка воды.
Методы биологической очистки сточных вод и ее польза. Станции и сооружения биологической очистки сточных вод
К методам биологической очистки сточных вод относят аэротенки, биологические фильтры и так называемые биопруды. Каждый способ имеет свои особенности, о которых мы расскажем вам далее.
Аэротенки
Данная биологическая методика очистка предполагает взаимодействие очищенных предварительно механическим способом стоков и активного ила. Взаимодействие происходит в специальных емкостях – они состоят минимум их двух секций и оборудуются системами аэрации. Активный ил содержит большое количество аэробных микроорганизмов, которые в соответствующих условиях выводят из стоков различные загрязнители. Ил – это сложная система биоценоза, в которой бактерии при условии регулярного поступления кислорода начинают поглощать органические примеси. Биологическое очищение происходит постоянно при одном главном условии – в воду должен поступать воздух. Когда переработка органики завершается, уровень потребления кислорода (БПК) падает, и вода подается в следующие секции.
В других секциях в работу включаются бактерии-нитрификаторы, которые перерабатывают такой элемент как азот аммонийных солей с образование нитритов. Данные процессы осуществляет одна часть микроорганизмов, другая же поедает нитриты с образованием нитратов. По завершении данного процесса очищаемые стоки подаются во вторичный отстойник. Тут активный ил выпадает в осадок, а очищенная вода направляется в водоемы.
Биофильтры
Биофильтр – популярная среди владельцев загородных домов биологическая станция очистки. Она представляет собой компактное устройство, в состав которого входит резервуар с загрузочным материалом. В виде активной пленки в биофильтре находятся микроорганизмы, которые осуществляют те же процессы, что и в первом случае.
- двухступенчатые;
- капельной фильтрации.
Производительность устройств с капельным типом фильтрации низкая, но именно они гарантируют максимальную степень очистки стоков. Второй тип более производительный, но качество очистки будет примерно таким же, как и в первом случае. Оба фильтра состоят из так называемого «тела», распределителя, дренажной и воздухораспределительной систем. Принцип работы биофильтров аналогичен принципу работы аэротенков.
Биологические пруды
Для проведения очистки стоков данным способом должен быть открытый искусственный водоем, в котором будут протекать процессы самоочистки. Данный способ является самым эффективным, подходят даже неглубокие пруды глубиной до одного метра. Значительная площадь поверхности позволяет воде хорошо прогреваться, что также оказывает необходимое воздействие на процессы жизнедеятельности принимающих участие в очистке микроорганизмов. Максимально эффективным данный способ является в теплое время года – при температуре около 6 градусов и ниже процессы окисления приостанавливаются. Зимой очистка не происходит вообще.
- рыбоводческие (с разбавлением);
- многоступенчатые (без разбавления);
- пруды доочистки.
В первом случае стоки смешиваются с речной водой, после чего направляются в пруды. Во втором вода направляется в водоем без разбавления сразу после отстаивания. Первый способ требует около двух недель времени, а второй месяц. Преимущество многоступенчатых систем – сравнительно невысокая цена.
В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод?
Биологическое очищение стоков гарантирует получение практически на 100% чистой воды. Однако учтите – как самостоятельный метод биостанция не используется. Получить кристально чистую воду можно только в том случае, если сначала удалить неорганические примеси другими способами, а потом убрать органику биологическим методом.
Ээробные и анаэробные бактерии – что это?
Микроорганизмы, применяемые в процессе переработки сточных вод, делятся на аэробные и анаэробные. Аэробные существуют только в кислородсодержащей среде и полностью расщепляют органику до СО2 и Н2О, одновременно синтезируя собственную биомассу. Формула данного процесса выглядит следующим образом:
CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + биомасса бактерий,
где CxHyOz – органическое вещество.
Анаэробные микроорганизмы нормально обходятся без кислорода, но и прирост биомассы у них небольшой. Бактерии данного типа нужны для бескислородного брожения органических соединений с образованием метана. Формула:
CxHyOz -> CH4 + CO2 + биомасса бактерий
Анаэробные методики незаменимы при высоких концентрациях органики – которые превышают предельно допустимые для аэробных микроорганизмов. При низком содержании органики анаэробные микроорганизмы, наоборот, малоэффективны.
Назначение биологических способов очистки воды
Большую часть загрязнителей стоков составляют вещества органического происхождения. Основные источники данных загрязнений и потребители очищенных стоков:
- ЖКХ, предприятия пищевой промышленности и животноводческие комплексы.
- Предприятия химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, а также кожевенной промышленности.
Состав стоков в данных случаях будет разным. Одно можно сказать точно – только при условии комплексной очистки с обязательным применением биологических методов можно добиться идеальных результатов.
Принципы биологической очистки и список необходимого оборудования
С учетом текущих принципов биологической очистки подбирается оборудование для организации очистной биостанции. Основные варианты:
- биологические пруды;
- поля фильтрации;
- биофильтры;
- аэротенки;
- метатенки;
- фильтрующие колодцы;
- песчано-гравийные фильтры;
- каналы циркуляционного окисления;
- биореакторы.
Обратите внимание, что для искусственной и естественной очистки стоков могут применяться различные методики.
Очистка сточных вод биологическими методами: преимущества и недостатки
Биологические методики эффективны для очищения сточных вод от органики, но добиться действительно высоких результатов можно только при условии комплексного использования разных методов. Кроме того, возможности бактерий не безграничны – микроорганизмы убирают незначительные примеси органики. Стоимость биологических очистных станций сравнительно невысокая.
Все способы очистки сточных вод
До попадания в систему биологической чистки стоки должны подвергаться механическому очищению, а после нее – обеззараживанию (хлорирование, воздействие ультразвуком, электролиз, озонирование и т.д.) и дезинфекции. Поэтому в рамках комплексной очистки стоков применяются также химические, механические, мембранные, реагентные методы.
Заключение
Биологические методы очистки стоков основаны на естественных процессах жизнедеятельности бактерий – гетеротрофных микроорганизмов. Они потребляют органические соединения, разлагая их на другие вещества, быстро размножаются и образовывают колонии, легко отделяемые от очищенной воды. Эффективность методики достаточно высокая, но как самостоятельный способ она не применяется.
Содержание статьи
Очистка сточных вод в естественных условиях
Несмотря на то, что согласно названию этих способов водоочистки они осуществляются в естественных условиях, всё же для их использования необходимо соорудить некоторые приспособления и конструкции. Рассмотрим основные из них: поля орошения, наземные и подземные фильтрационные поля, биологические пруды.
Они гораздо менее затратны, чем другие виды очистных сооружений.
Поля фильтрации устраивают на землях с фильтрующим грунтом, которые не используются для выращивания сельскохозяйственных культур. Вода подаётся на специально подготовленные грунты по оросительной сети, а собирается надземным, или подземным дренажом.
Для того, чтобы очистка на полях фильтрации была эффективной, на них подают уже осветленную в первичных отстойниках воду. Если устраивается подземное поле фильтрации, то сверху допустимо разведение огородов и садов.
Биологические пруды тоже создаются искусственно. В них протекает медленная водоочистка за счёт естественных процессов самоочищения.
В таких прудах довольно высокий уровень бактерицидной очистки и дегельминтизации по-сравнению с другими очистными сооружениями.
Поля орошения используются одновременно и для очистки сточных вод, и для выращивания сельскохозяйственных культур.
Согласно исследованиям большинство патогенных бактерий очень быстро погибают, оказываясь в почве, и не обнаруживаются в овощах.
Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях
Биологическая очистка сточных вод осуществляется микроорганизмами, которые в ходе своей жизнедеятельности перерабатывают загрязняющие вещества. Биоценоз таких микроорганизмов называется "активным илом"
В искусственных условиях в сооружениях биологической очистки "активный ил" может находиться в воде во взвешенном состоянии (в аэротенках), или на инертном материале специальных загрузках (в биофильтрах).
При проектировании аэротенков рассчитывают их объём, количество воздуха на аэрацию иловой смеси, время контакта ила со сточными водами. Эти параметры зависят от количества загрязнений, их окисляемости и требуемой производительности аэротенка. На процесс биологической очистки также влияет температура, рН, количество растворенного в иловой смеси кислорода.
После аэротенков сточные воды поступают во вторичные отстойники для отстаивания ила, а биологически очищенные воды идут на дальнейшую очистку. Ил, накапливаемый на дне отстойников либо возвращается в аэротенк для обеспечения необходимой дозы, либо избыточный ил выгружается на обезвоживание.
Технологический режим работы аэротенка должен быть таким, чтобы качество очистки было удовлетворительным и ил легко оседал в отстойниках. Это регулируется соотношением концентрации загрязняющих веществ и дозой ила.
Если доза ила недостаточная, то очистка не обеспечивает требуемое качество, а если доза слишком большая, то не происходит эффективного осаждения ила в отстойнике.
Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов активного ила необходимо проводить его аэрацию. Используют нормативные значения 1-2 мг/дм3 воздуха в любой точке аэротенка, так как кроме аэрации необходимо интенсивное перемешивание ила, чтобы не образовывались залежи, в которых микроорганизмы погибают от собственных метаболитов.
В аэротенке протекают процессы превращения органических веществ, соединений азота и фосфора. Соединения азота перерабатываются активным илом в ходе сложных многостадийных процессов нитрификации-денитрификации.
Нитрификация проходит в присутствии кислорода воздуха и для её удовлетворительного протекания необходимо предварительное окисление органических веществ, содержащихся в сточных водах. Чем полнее окислены органические вещества, тем интенсивнее процесс нитрификации в аэротенке. Денитрификация протекает в тех зонах, где отсутствует воздух. Все конструкции различных очистных сооружений биологической очистки (аэротенки, реакторы-нитрификаторы, реакторы анаэробной очистки, биореакторы) тем или иным способом обеспечивают наиболее эффективное протекание этих реакций. Для глубокого удаления фосфора сочетают биологическую и физико-химическую очистку, добавляя реагентную обработку сточных вод.
Биофильтры представляют собой емкость, заполненную инертным загрузочным материалом, на котором развиваются микроорганизмы активного ила. Сточная вода проходит слои наполнителя биофильтра сверху вниз. Верхние слои загрузки снабжены кислородом, в них протекают реакции нитрификации. В тех слоях, где образуются анаэробные условия, протекает денитрификация.
Биофильтры представляют собой емкость, заполненную инертным загрузочным материалом, на котором развиваются микроорганизмы активного ила. Сточная вода проходит слои наполнителя биофильтра сверху вниз. Верхние слои загрузки снабжены кислородом, в них протекают реакции нитрификации. В тех слоях, где образуются анаэробные условия, протекает денитрификация. Избыточная, или отмершая биопленка смывается сточными водами и осаждается во вторичных отстойниках.
Для надёжной работы биофильтра необходимо равномерное распределение сточных вод по поверхности загрузки. Для этого используют оросительные распределительные устройства. В биофильтрах высотой более 2 м необходимо производить искусственную вентиляцию.
Биологические очистные сооружения ООО «НПО «Агростройсервис»
В компании ООО «НПО Агростройсервис» производят очистные сооружения биологической очистки разнообразной конструкции, учитывая собственный и мировой опыт эксплуатации сооружений.
Блоки-контейнеры биологической очистки «Биоток» представляют собой резервуары с выделенными в нём зонами нитрификации-денитрификации, вторичного отстаивания и доочистки. Устройство блоков-контейнеров таково, что обеспечивается наиболее полная очистка сточных вод от загрязняющих органических веществ, снижаются показатели азота и фосфора до нормативных показателей.
Блок анаэробного реактора I ступени – это цилиндрический резервуар, где сточные воды смешиваются с рециркулируемым активным илом для протекания денитрификации. В зависимости от концентрации загрязнений в сточных водах, могут применяться блоки анаэробного реактора II ступени. Они отличаются по конструкции от первых наличием конусного днища и технологической загрузки. Вторая ступень снабжена также системой эрлифтов.
В блоках биологической очистки происходит преимущественно реакция нитрификации. Для создания благоприятных для этого условий в них подаётся сжатый воздух. В качестве материала, на котором развиваются микроорганизмы активного ила, использована загрузка "Поливом".
По принципу работы и процессам протекающим в блоках биореакторов, производимых компанией «НПО «Агростройсервис», они представляют собой симбиоз аэротенка и биофильтра.
Комбинируя оборудование биологической очистки, составляются технологические схемы для решения задач различного уровня сложности по очистке сточных вод и достижения нормативных показателей качества очищенных стоков.