Схема очистки сточных вод

На сегодняшний день население Земли интенсивно растет, развивается урбанизация. Из-за развития таких сфер, как промышленность, транспорт, энергетика, антропогенное воздействие на окружающих обладает глобальным характером. Водоотводящая система и сооружение — это инженерное оборудование и благоустройство определенного населенного пункта, жилого и производственного зданий. Что касается объектов водоотведения, то им может выступать здание любого назначения, а также строящийся, существующий и реконструируемый поселок, промышленная организация, курортный комплекс и так далее.

Сточные воды — это воды, используемые людьми в любых целях, свойства которых ухудшились в результате деятельности людей.

Как правило, такие воды загрязняют различные примеси, изменившие их первоначальные свойства, а также воды, которые стекают с территории какого-либо населенного пункта или промышленного предприятия (этому служат атмосферные осадки или поливка улицы), удаляются системами канализации.

Виды сточных вод

С учетом происхождения типа и состава данные воды могут быть бытовыми, производственными, атмосферными.

Если говорить о бытовых сточных водах, то причиной их появления является практическая деятельность и жизнедеятельность людей.

В такой жидкости содержится минеральная и органическая примесь. Минеральная примесь — это соли таких соединений, как аммоний, хлориды, гидрокарбонаты. Органические примеси представлены в виде безазотистых и азотосодержащих веществ. Как правило, это углеводы, жиры, белки. Особая форма примесей бытовых вод — микроорганизмы. Кроме того, иногда присутствуют болезнетворные микроорганизмы (речь идет о бактериях и вирусах).

Характер производства воздействует на состав производственных вод. К примеру, производственные сточные воды могут быть разных видов:

Воды, в состав которых входят неорганические примеси со специальными токсичными характеристиками: стоки гальванических компаний, предприятий по изготовлению кислот, стройматериалов, минеральной продукции и так далее. Таким образом могут изменяться рН воды водоема. Соли тяжелого металла, токсичные по отношению к организмам, присутствующим в воде.

Кроме того, есть сточные воды, неорганические соединения которых не имеют токсичных действий. Это воды таких заводов, как рудообогатительные, цементные и так далее. Для водоемов эти примеси не являются слишком опасными.

Воды с нетоксичными органическими компонентами. Речь идет о сточных водах компаний пищевой промышленности (мясная, молочная, целлюлозно-бумажная, микробиологическая). Если данные вещества попадают в водоем, то в нем сразу же начинает возрастать окисляемость.

В некоторых водах содержатся органические компоненты со специальными токсичными свойствами. Это воды такой промышленности, как нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, текстильная, легкая; компании, производящие сахар, консервы, продукцию органического синтеза.

В производственной жидкости может быть различная концентрация загрязняющих компонентов, уровень агрессивности.

Подбор метода очистки

Поскольку производственные сточные воды имеют разный состав, нужно подбирать надежный и эффективный метод очистки в каждой конкретной ситуации. Научные исследования помогают получить расчетные параметры и технологические регламенты обработки сточной воды. Нормой потребления воды является ее количество, необходимое для производственных процессов.

Норму можно установить при помощи научно обоснованных расчетов или передовой практики. Укрупненная норма водопотребления включает расходы жидкости в компании. Нормами расходов производственных вод пользуются во время проектирования опять возводящихся конструкций водоотведения промышленных организаций. С помощью таких норм можно оценить рациональность применения воды в любой компании.

На уровень загрязненности атмосферных вод (дождевые и талые воды отводятся вместе с водами от полива улиц, фонтанов и дренажей) могут воздействовать различные факторы, а также общая санитарная обстановка пункта. Используя технологию сухой уборки улицы, невозможно полностью удалить загрязнения. В мусоре с дорог содержатся такие вещества: органика, биогены, нефтепродукты, соли металлов в огромном количестве.

Что по поводу загрязненности дождевых стоков, то она зависит от их расхода. Если расход составляет около 25 л/с га, воды не способны смыть загрязнения, вот поэтому их загрязненность является минимальной. Если расход стока будет увеличиваться, то в нем вырастут концентрации взвешенных компонентов. Почти вся грязная дождевая вода поступает в канализацию в начале осадков. Максимальную величину БПК жидкости можно наблюдать в летнее время, а в осенний период они снижаются в несколько раз.

Определение

В практике применяется определение городские сточные воды. Как правило, это бытовые и производственные сточные смеси. Что касательно бытовых, производственных и атмосферных сточных вод, то их можно отводить совместно или раздельно. Более популярными являются общесплавные и раздельные конструкции водоотведения. Для общесплавной системы не проблема отвести любые виды сточных вод по одной сети труб за пределы города на очистное сооружение. В состав раздельных систем входят различные трубы и каналы: по одной может отводиться дождевая и незагрязненная производственная жидкость, а по иной — бытовая и загрязненная.

Сточные воды являются сложными гетерогенными смесями, в которых содержатся разные соединения (органические и минеральные). Как правило, их состояние нерастворенное, коллоидное и растворенное. Уровень загрязнения сточной жидкости можно оценить при помощи концентрации. Чтобы разработать рациональную схему водоотведения и оценить возможность повторного применения вод, необходимо ознакомиться с составом и режимом водоотведения.

Эффективность применения жидкости в промышленной компании можно оценить при помощи количества использованных оборотных вод, коэффициента использования и процента потерь.

Для промышленной компании потребуется составить баланс воды, который включает расходы на потери, сбросы и компенсирующие расходы жидкости в систему. Проектирование опять возводящейся или реконструируемой системы водоотведения населенного пункта и промышленной компании необходимо выполнять, используя утвержденные в установленном порядке схемы развития сферы хозяйства.

Выбор систем

Когда будете выбирать системы водоотведения, учитывайте техническую, экономическую и санитарную оценки определенных сооружений, предусмотрите возможную интенсификацию их деятельности.

Количество воды, выпускаемой в сточный объект, можно определить, используя предельно допустимый сброс (ПДС). ПДС — масса компонентов в сточной воде, которая допускается к отведению в установленном режиме в определенном пункте объекта в единицу времени, чтобы обеспечить нормы качества жидкости в контрольном пункте.

Водоем загрязняется в основном через спуск в них сточной воды от промышленных компаний и пунктов. Из-за сброса сточной жидкости возможно изменение физических свойств воды (повышение температуры, уменьшение прозрачности, появление привкусов, запахов); в водоеме могут появляться плавающие вещества, бактерии. Загрязненный водоем становится непригодным для питьевого водоснабжения.

Условия выпуска сточной воды в поверхностный водоем определяет народнохозяйственная их значимость и характер пользования. После того как сточная жидкость выпущена, ухудшается ее качество в водоеме, но это не должно сильно влиять на его жизнь и на возможность в дальнейшем использовать водоем как источник водоснабжения, рыбохозяйственной цели.

Санитарно-эпидемиологические станции наблюдают за выполнением условий спуска производственной сточной жидкости в водоем.

Нормативами качества вод (хозяйственно-питьевые и культурно-бытовые водоемы) устанавливается качество жидкости для водоемов по разным типам пользования. Первый тип — территория водоема, который используется как источник с целью предоставить централизованное или нецентрализованное хозяйственно-питьевое водоснабжение предприятия пищевой промышленности. Второй тип — это территории водоемов, которые используются с целью купания, занятия спортом и отдыха людей. Органы санитарного надзора относят водоемы к определенному типу пользования.

Самоочищение воды

Самоочищение вод в водоемах — это взаимосвязанные гидродинамические, химические, микробиологические и гидробиологические процессы, с помощью которых можно восстановить первоначальное состояние объекта. Из-за того, что в сточных водах промышленных компаний содержатся загрязнения, их спуск в городские водоотводящие сети ограничен некоторыми требованиями. Например, из-за выпускаемых в водоотводящую сеть производственных сточных вод не должна нарушаться работа сооружений, кроме того, в жидкости не должны содержаться вещества, засоряющие сеть или отлагаться на трубах. Производственную сточную воду, которая не удовлетворяет данным требованиям, необходимо предварительно очищать и только после этого сбрасывать в водоотводящие сети города.

Среди популярных очистных сооружений можно выделить системы механической очистки. Как правило, они могут иметь сооружения биологической или химической очистки, а иногда в комплект очистных сооружений включены системы глубокой очистки. Непосредственно перед сбросом в водоемы очищенная жидкость обеззараживается, а вот масса, которая образуется на каждой стадии очистки, появляется на сооружениях после обработки осадка. Очищенная сточная вода, как правило, направляется в оборотную систему водообеспечения промышленности (организаций, заводов), на сельскохозяйственные потребности или сбрасывается в водоемы. Осадок утилизируют, уничтожают или складируют.

Механическая очистка

Механическую очистку применяют для выделения из жидкости нерастворенной минеральной и органической массы. Как правило, это метод предварительной очистки, и предназначен он для того, чтобы подготовить сточные воды к определенным способам очистки. Благодаря грамотно выполненной механической очистке можно снизить взвешенные вещества до 92%, а органические — до 23%.

В состав систем механической очистки включены разнообразные решетки, фильтры. К примеру, песколовки применяют для того, чтобы выделить из воды тяжелые минеральные примеси (речь идет о песке). Обезвоженный материал во время надежного обеззараживания можно использовать при производстве строительной продукции. Усреднитель применяют, чтобы регулировать состав и расход сточной воды. Усреднение можно выполнить при помощи дифференцирования потоков поступающей жидкости или перемешивая отдельные стоки.

Первичные отстойники применяют, чтобы выделить из сточной воды взвешенные вещества, которые из-за действия гравитационной силы располагаются на дне отстойника. Чтобы очистить сточные воды, содержащие нефтепродукцию, используйте специальную нефтеловушку. Данное сооружение представляет собой прямоугольный резервуар, в котором разделяется нефть и жидкость (это происходит благодаря тому, что их плотности разные). Нефтепродукция и нефть начинают всплывать на поверхность, собираться и удаляться из нефтеловушек на утилизацию.

Биологический метод

Биологическая очистка, требующая дополнительных затрат, является методом обработки сточной жидкости, который очень часто применяют на практике. При выполнении такой очистки органические соединения, содержащиеся в сточных водах, начинают окисляться. Подобное окисление осуществляют микроорганизмы (речь идет о разных бактериях, высокоорганизованных организмах-водорослях, грибах и так далее).

Биологическую очистку сточных вод можно осуществлять в естественных условиях (поле орошения, поле фильтрации, биологический пруд) или в специальных системах (аэротенк, биофильтр). При помощи искусственного культивирования организмов в благоприятных для них условиях (состав питательной среды, избыток растворенного кислорода, температура) резко ускоряется биологическая очистка сточных вод, хотя для этого вам потребуется дополнительно потратиться.

Химические и физико-химические методы очистки имеют огромное значение во время обработки производственной сточной жидкости. Их можно применять как самостоятельно, так и сочетать с каким-то механическим или биологическим методом. Нейтрализацию применяют, чтобы обрабатывать производственные сточные воды разнообразных сфер промышленности, в которых содержатся кислоты. Как правило, нейтрализацию жидкости осуществляют, чтобы предупредить коррозию материалов водоотводящей сети или очистного сооружения, нарушение биохимического процесса в водоеме и так далее.

Можно подвести итог, что наиболее простым и относительно не дорогостоящим является механический метод очистки сточных вод, который обычно предшествует такой очистке, как биологическая или физико-химическая.

masterseptika.ru

Технологические схемы очистки сточных вод

1-исходные сточные воды; 2-аэротенк; 3-вторичный отстойник; 4-сточные воды после отстойника; 5-возвратный раствор аэробного сбраживания; 6-аэробное сбраживание; 7-осадок после аэробного сбраживания.

1-исходные сточные воды; 2-аноксидный реактор; 3-аэротенк; 4-вторичный отстойник; 5-сточные воды после отстойника; 6-возвратный раствор аэробного сбраживания; 7-аэробное сбраживание; 8-осадок после аэробного сбраживания.

1-исходные сточные воды; 2-аэротенк; 3- возвратный раствор аэробного сбраживания; 4-вторичный отстойник; 5- аэробное сбраживание; 6-осадок после аэробного сбраживания; 7-альгакультура; 8-отстойник водорослей; 9-сточные воды после обработки; 10-биомасса водорослей.

1-исходные сточные воды; 2-первичный отстойник; 3-первичный осадок; 4-альгакультура; 5-отстойник водорослей; 6-биомасса водорослей; 7- возвратный раствор аэробного сбраживания; 8-аэротенк; 9-аэробное сбраживание; 10-вторичный отстойник; 11-сточные воды после отстойника; 12- осадок после аэробного сбраживания.

1- исходные сточные воды; 2-отстойник водорослей; 3-биомасса водорослей; 4-аэротенк; 5-альгакультура; 6- возвратный раствор аэробного сбраживания; 7-вторичный отстойник; 8-аэробное сбраживание; 9-сточные воды после отстойника; 10- осадок после аэробного сбраживания.

Базовая схема предусматривает процесс с активным илом и вторичное отстаивание. В этом случае предусмотрена нитрификация для перевода аммонийного азота в нитраты (время задержки твердой фазы составляет 18 сут.), при этом не предусматривается полное удаление азота в результате денитрификации. Избыточный активный ил стабилизируют аэробным сбраживанием, осветленный раствор возвращают в голову процесса.

Вторая схема рассматривается как традиционная схема удаления биогенов (далее «Базовая-У»), обычно используемая на очистных сооружениях небольшой мощности. Здесь перед аэротенком установлен аноксидный реактор с рециркуляцией иловой смеси для частичной денитрификации. Перед отстаиванием к иловой смеси добавляют алюминат для удаления фосфора.

В трех остальных схемах в процесс очистки сточных вод интегрирована культивация микроводорослей на различных этапах технологической схемы. К ним относятся:

• альгакультура в качестве третичной обработки сточных вод для удаления биогенов после процесса с активным илом (далее «третичная»);
• альгакультура в качестве вторичной обработки для удаления биогенов перед процессом с активным илом (далее «вторичная»);
• альгакультура для локальной обработки возвратного концентрированного по биогенам раствора после обезвоживания осадка аэробного сбраживания (далее «локальная») [14].

Все представленные схемы обеспечивают удаление азота и фосфора, что является преимуществом по отношению к традиционным схемам, (особенно, на очистных сооружениях небольшой мощности), где, в основном, практикуется удаление либо азота, либо фосфора. При этом новая технология обеспечивает удаление фосфора в процессе синтеза клеток. Установлено, что биогены в составе биомассы более биодоступны, чем после химического осаждения в традиционных схемах. Схемы вторичной обработки и обработки возвратного потока аэробного сбраживания повышают эффективность процесса с активным илом. В случае их использования происходит удаление органического углерода и аммония, что снижает их содержание в сточных водах, поступающих в процесс с активным илом. Это, в свою очередь, уменьшает расход кислорода для снижения БПК и нитрификации. Кроме этого, данные схемы позволяют осуществлять согласование параметров биологического и фототрофного процессов, тогда как при третичной обработке фототрофный процесс не связан технологическими потоками с вторичной обработкой (процесс с активным илом). Также отмечается возможность удаления тяжелых металлов в фототрофном процессе (наряду с биогенами), которые могут отрицательно влиять на состав микрофлоры в процессе с активным илом.

Наряду с потенциальными преимуществами в настоящее время существует ряд препятствий для практической реализации данных схем. Одним из основных является потребность в значительных земельных площадях. Поскольку для развития микроводорослей требуется солнечный свет, реакторы для фототрофного процесса должны иметь высоту не более 1 м (в сравнении с 4 м для биореактора). В этой связи повышается целесообразность использования схемы обработки возвратного потока. Также при встраивании фототрофного процесса в схемы очистных сооружений надо учитывать, что в процессе с активным илом для эффективного удаления органического углерода требуется азот и фосфор. Их недостаток ведет к развитию нитчатых бактерий и внеклеточных веществ, что значительно увеличивает иловый индекс и обуславливает плохое отстаивание.

Во всех случаях производительность очистных сооружений по сточным водам составляет 7570 м3/сут. В каждом сценарии рассматриваются опции обработки низкоконцентрированных, промежуточных и высококонцентрированных сточных вод на очистных сооружениях в г. Клемсон, шт. Южная Каролина, США, обслуживающих 6680 условных жителей [14].

Аавтор статьи: Кофман Владимир Яковлевич

www.vo-da.ru

Методы нейтрализации (очистки) стоков

Сточную воду в зависимости от типа и вида примесей в ней сегодня очищают несколькими методами. Причем использоваться может как просто конкретный метод, так и комбинированная технология очистки, если это необходимо для качественной нейтрализации стоков. Чаще всего используют такие методы очистки:

• Механическая обработка воды (отстаивание и фильтрование). Это самый простой и недорогой способ очистки воды.
• Химическая очистка стоков (смешивание стоков с химическими нейтрализующими веществами). В результате добавления реактивов в воду происходят реакции, которые полностью или частично нейтрализуют вредные примеси в стоках.
• Физико-химическая обработка загрязненной воды (обработка ультрафиолетом или озонирование стоков).
• Биологический способ очистки стоков. В этом случае в водную среду загружается определенное количество бактерий, которые питаются конкретными патогенными микроорганизма, сводя их количество в воде к нулю.

Очистные сооружения и специальные системы для очистки сточных вод

Самыми действенными и востребованными в процессе нейтрализации стоков являются такие установки и приспособления:

• УФС — установка фильтрующая самоочищающая.
• Пескоуловители.
• Жироуловители.
• Пруды-отстойники.
• Септики и мембранные сооружения.

Рассмотрим подробнее принцип действия каждого приспособления.

Фильтрующая установка

Приспособление, которое пропускает через свои фильтры сточную воду и тем самым очищает её. Фильтры должны самоочищаться, но на практике на промышленных предприятиях применяются вместо самоочищающихся фильтров стандартные решетки и сита, которые требуют очистки грабельным методом вручную или с использованием специальных устройств.

Работает такая установка по принципу отделения мусора и крупных примесей от жидкости. Причем решетки и фильтрующие сетки в такой установке могут иметь совершенно различное строение (дробильное, шнековое, ступенчатое, в виде пластин или стержней). Самая мелкая фракция решетки такого приспособления равна 2 см. Весь мусор, собранный на решетки или сетки, сразу же отправляется на переработку или утилизацию. Если же используются решетки с дробильной конструкцией, то примеси мусора нейтрализуются прямо в очищаемой воде.

Кроме сеток и решеток в механической очистке стоков могут принимать участие барабанные сита. Фракция ячеек у сита составляет до нескольких десятых миллиметра. Эти устройства имеют более мелкую фракцию по сравнению с решетками и предназначены для удаления из воды примесей в виде гравия, песка, мелких осколков стекла и пр. Барабан, вращаясь в воде, вбирает в свою полость все посторонние примеси.

Песколовки

Следующий этап в очистке вод механическим способом. После того как вода пройдет барабанные сита и решетки, стоки отправляются дальше к пескоуловителям. Здесь приспособления дополнительно отсеивают самые мелкие частички примесей в виде песка. В песколовках вода может двигаться как горизонтально, так и вертикально. Эффект очистки от этого не снижается. Пескоуловители работают благодаря силе гравитации, которая осаживает на дно все мелкие частички песка. При этом стоит знать, что чем выше скорость потока воды, тем слабее сила гравитации. А это значит, что для качественной работы песколовки скорость движения стоков нужно снижать.

Важно: песок, отделенный от воды таким образом, чаще всего используется в дальнейшем при строительных работах.

Жироуловитель

Этот тип очистного сооружения, как правило, устанавливается следующим за песколовкой. Жироуловитель имеет закрытую форму и предназначен для некоторого охлаждения стоков. В результате снижения температуры воды все растворимые жиры приобретают определенную форму и всплывают на поверхность воды. Далее стоки протекают в отстойники, а жиры удаляются из жироуловителей.

Отстойник

Такие неглубокие самодельные современные пруды предназначены для дальнейшего отстаивания воды. Здесь стоки могут отстаиваться до 3 часов. В результате отстаивания все примеси и взвешенные частички мусора, оставшиеся в воде, дополнительно удаляются.

Важно: эффективность отстаивания с применением такой схемы очистки сточных вод равна 50%. Эффективность можно и увеличить, если на порядок уменьшить глубину пруда-отстойника и при этом увеличить его площадь.

После отстаивания воду осветляют с использованием специальных коагулянтов, которые превращаются в воде в хлопья, тем самым фильтруя стоки, дополнительно осветляя их.

Дополнительные установки для очистки сточной воды

Помимо перечисленных выше систем и приспособлений в очистке стоков применяются и так называемые мембранные приспособления. В конструкции таких установок есть специальные мембранные листы, переливные трубы и капилляры. Благодаря такой конструкции стоки делятся в мембранной установке на две части. При этом их давление и составы разнятся. Мембранные установки могут быть выполнены из полимеров или керамики.

Гидроциклоны и центрифуги

Эти современные устройства также используются для осаждения взвешенных частиц в стоках. Благодаря центробежной силе, в которую попадает сточная вода, все примеси отделяются от жидкости и вода считается прошедшей этап механической обработки.

Гидроциклоны в отличие от центрифуг бывают открытыми (работают с легкими примесями) и напорными (предназначены для отделения тяжелых частиц мусора от стоков). Такая классификация позволяет использовать установки в зависимости от типа и степени загрязнения сточных вод.

В свою очередь классификация центрифуги выглядит так:

• Отстойные;
• Фильтрующие.

В конструкции фильтрующих производственных центрифуг предусмотрены тонкие металлические листы с перфорацией для более качественного осаждения частиц. Также аппараты имеют основные сетки из меди, алюминия или стали и тканевые плотные перегородки. Вид и тип фильтра полностью зависит от намеченной задачи, то есть от скорости отделения примесей, их величины, вида стоков, давления жидкости и концентрации мусора в стоках.

Аэротенк

Водоочистное устройство для биологической очистки стоков. Здесь вода обрабатывается специальным органическим илом под воздействием нагнетаемого в установку кислорода. В результате происходит поедание бактериями вредных примесей, содержащихся в воде. Чаще всего такой основной метод очистки сточной воды используют в случае её загрязнения органическим мусором.

Принцип и схема очистки загрязненной сточной воды сегодня

Изучив все действующие приспособления для нейтрализации сточных вод можно рассмотреть, как происходит нейтрализация стоков. Состоит она из нескольких этапов:

• Сначала все стоки с предприятий и жилых массивов города попадают в специально смонтированный водосборник, откуда после транспортируются на очистную станцию.
• Первый основной этап нейтрализации производственных (промышленных) стоков — механическая очистка. То есть прохождение стоков через специальные фильтры, сетки и решетки для отделения крупного мусора. Частицы мусора отправляются в шламосборник.
• Следующий этап (стадия) очистки воды — её перекачивание в специальный отстойник, где происходит дальнейшее осаждение оставшихся частиц мусора и их удаление из воды. В отстаивании принимает участие и песколовка, которая пропускает через себя поступающую в отстойный пруд воду.
• Далее отстоянная вода проходит стадию осветления с использованием коагулянтов и отправляется в пресс-фильтры. Здесь под большим давлением вода проходит сквозь специальные фильтры, которые улавливают все оставшиеся частицы. Эта стадия является заключительной при механической очистке стоков.
• Далее в зависимости от первоначального типа загрязнения стоков вода отправляется для дальнейшей биологической, химической или физико-химической очистки. То есть на воду будут воздействовать либо бактериями, либо химическими веществами, либо ультрафиолетом или озоном.

Важно: эффективность очистки стоков с применением первоначального механического метода равна 60%. Дальнейшие манипуляции с водой позволяют очистить стоки на 90-98%.

Дальнейшее обеззараживание стоков

Помимо очистки сточной воды необходимо провести и стадию её обеззараживания. Самым распространенным методом считается хлорирование. Но согласно канадского «Акта о защите окружающей среды» этот метод представляет собой угрозу для экологии, поэтому в России принято решение о дополнительном дехлорировании стоков перед их сбросом в пруды, грунт или водоёмы.

Помимо хлорирования очень эффективным способом дезинфекции стоков является озонирование. Но этот метод достаточно дорогостоящ. Используется лишь в странах Европы.

Альтернативным и качественным способом очистки стоков является обработка воды ультрафиолетом. Специальные УФ лампы воздействуют на поверхность воды, обеззараживая её и уничтожая остаточные патогенные микроорганизмы в жидкости.

Стоит отметить, что при обработке воды УФ-лампами вода не принимает участия в реакции. Между собой взаимодействуют только бактерии и ультрафиолет. Эффективность такой очистки воды равна 90%.

Важно: установки для дезинфекции стоков ультрафиолетом не занимают много места и полностью автоматизированы. Кроме того, они не представляют угрозы для человека.

vodakanazer.ru

Понятие и характеристика

Биологическая очистка сточных вод – комплекс мероприятий, направленных на удаление из загрязнений вод растворённых элементов посредством деятельности специальных микроорганизмов (бактерий или простейших).

Зачем нужен этот способ? В процессе своей жизнедеятельности человек везде использует воду (в бытовых и промышленных целях). В домах и на промышленных предприятиях после использования вода загрязняется большим количеством органических элементов, которые растворяются и делают жидкость опасной для окружающей среды и человека. К таким элементам относятся:

• жиры;
• поверхностно-активные вещества (из моющих средств);
• различные фосфаты (из стиральных порошков);
• азот — и хлорсодержащие вещества;
• сульфаты;
• нефтепродукты.

Поэтому после использования человеком, вода попадает в канализацию и перед вторичным использованием, выводом в водоёмы или почву пропускается через очистные сооружения. Такие очистные сооружения обеспечены средствами биологической очистки, что позволяет устранять из воды все вышеперечисленные вещества. Процедура позволяет удалить из жидкости: органические загрязнения (ХПК, БПК) и биогенные вещества – азот и фосфор.

Биоочистка сточных вод может использоваться как самостоятельный процесс, так и как этап полноценной очистки стоков в сочетании с мероприятиями, основанными на других принципах: механическим, физико-химическим и дезинфицирующим.

Механическая очистка служит предварительным этапом, применяемым перед поступлением стоков в очистные сооружения. Процедура предваряет биологическую очистку, она является её подготовительной мерой. Здесь производится отделение от стоков нерастворённых примесей. В качестве очищающих приспособлений для механического этапа используются: специальные решётки и сита, песколовки, первичные отстойники, фильтры, септики.

Обычно в резервуарах, через которые проходит очищаемая жидкость, устанавливается несколько уровней механического удаления примесей, происходит постепенное отсеивание загрязнений различного размера и диаметра. В начале процедуры стоки проходят через решётки и сита, затем через песколовки. После, сточные воды попадают в первичный отстойник, где оседают органические взвеси. Снижение БПК при механической очистке достигает 20—40%. Кроме того, этот этап важен, с точки зрения усреднения стоков, они перемешиваются и предотвращаются скачки по объёму перед вводом в очистные сооружения.

Физико-химическая очистка применяется для комбинированной очистки и от растворённых элементов и от взвесей. Методы такой очистки очень важны при обратном водоснабжении. К способам физико-химического метода относят следующие процедуры: флотация, сорбция, гиперфильтрация, нейтрализация, электролиз и др. Для удаления определённых элементов добавляются специальные реагенты.

Дезинфицирующая очистка – завершающий этап, который подразумевает удаление бактерий и микроорганизмов с помощью обработки жидкости устройствами ультрафиолетового облучения. К такой очистке относится и устаревший метод обработки хлором.

Методы и сооружения

На сегодняшний момент чаще всего применяются следующие биологические методы очистки сточных вод:

1. Активный ил (аэротенки).
2. Биофильтры в септиках и других сооружениях.
3. Метантенки (анаэробное брожение).

Для реализации этих методов используются следующие сооружения биологической очистки сточных вод:

1. Аэротенки.
2. Биофильтры.
3. Биологические пруды.
4. Метантенки.

Аэротенки — наиболее эффективная система биологической очистки сточных вод.

Они состоят из резервуара с несколькими отсеками или нескольких ёмкостей, объединённых в одно устройство. Гидротехническое устройство оборудовано аэраторами, насосами, смешивателями, датчиками контроля и автоматизации. Ключевыми требованиями к эффективной работе аэротенка являются:

1. Постоянная подача загрязнённых стоков в биосреду.
2. Наличие активного ила с достаточным количеством бактерий и простейших организмов.
3. Подача в смесь кислорода и её перемешивание.

Для биоочистки используется несколько видов аэротенков по способу подачи иловой смеси:

1. Вытеснители.
2. Смесители.
3. Неполного смещения.

По способу снабжения кислородом:

1. С пневматической аэрацией.
2. С пневматической аэрацией.

Биофильтры наиболее популярное средство очистки у частных домовладельцев и дачников. Такие устройства состоят из небольшой ёмкости, в которую помещается загрузочный материал. В качестве активного материала используется специальная биоплёнка с бактериями и простейшими организмами. Различают два вида биофильтров:

1. Капельного типа.
2. Двухступенчатого.

Биофильтры капельного типа производят очистку медленно, но на выходе жидкость отличается высокими показателями очищения от органики. Двухступенчатые устройства отличаются высокой степенью производительности. Качество не сильно уступает капельным фильтрам.

Биофильтры имеют следующие конструктивные элементы:

1. Фильтрующая нагрузка – пространство, где размещается биологическая среда.
2. Устройство, обеспечивающее равномерное распределение стоков в теле фильтра.
3. Дренажная система для удаления очищенной жидкости.
4. Аэраторная система для подачи воздуха.

Биологические пруды – водоёмы искусственного происхождения, предназначенные для естественной очистки воды. Для такого способа используются просторные пруды незначительной глубины (до 100 см). Небольшая глубина позволяет добиться максимального соприкосновения жидкости с естественным воздухом. Значительная поверхность при небольшой глубине позволяет добиться хорошего прогревания солнцем.

Таким образом, создаются все необходимые условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Такие водоёмы полезны, пока температура не опустилась до уровня в 5 градусов. При достижении таких температур и последующем её понижении окислительные процессы прекращаются. Зимой пруды для очистки не используются.

Для очистки воды используются несколько видов биологических водоёмов:

1. Пруды с разбавлением.
2. Многоступенчатые пруды без разбавления.
3. Доочистные пруды.

Метантенки – устройства для анаэробного окисления жидких органических отходов с получением метана. Чаще применяется не для очистки самих сточных вод, а при переработке собранных в отстойниках и очистных резервуарах осадков и взвесей.

Метантенк состоит из резервуара цилиндрической или прямоугольной формы, смешивающих приспособлений, радиаторов (водяных или паровых). Ёмкость частично или полностью заглубляется в землю. Метантенк имеет дно с серьёзным уклоном к центру.

Верх конструкции может быть закрытый или открытый (плавающий). Плавающая кровля нивелирует возможность серьёзного роста давления внутри ёмкости в результате интенсивного выделения метана. Стенки делаются из железобетона.

Схема

Схема биологической очистки сточных вод в аэротенках:

1. После механической очистки и первичного отстаивания стоки подаются в основной резервуар, который оснащён аэраторами для насыщения жидкости кислородом и перемешивания.
2. Вместе со стоками в аэротенк подаётся активный ил с бактериями и микроорганизмами.
3. Организмы попадают в максимально благоприятную среду: большое количество питательных органических элементов в стоках и обилие кислорода. Начинается интенсивный процесс окисления и распада органики.
4. После того как БПК и ХПК доведено до нужных количественных показателей, смесь выводится во вторичный отстойник.
5. Здесь ил оседает и выводится обратно в основной резервуар.

Схема очистки с помощью биофильтра:

1. Стоки по трубам канализации попадают в первичный отстойник, где происходит фильтрация от крупных, нерастворённых загрязнений (взвесей и частиц).
2. Из первичного отстойника вода попадает в тело фильтра, где происходит непосредственное удаление растворённых элементов. Загрязнения, в качестве питательной среды, попадают в плёнку. Бактерии расщепляют органику, а благоприятные условия способствуют их размножению. Количественный рост организмов способствует ускорению очистки и повышению её качества.
3. Для сохранения благоприятной среды в основную очистную ёмкость постоянно поставляется кислород, через специальные аэраторы.

Особенности капельных биофильтров:

1. Загрязнения поступают небольшими объёмами.
2. Насыщение кислородом происходит естественным путём, с помощью открытой вентиляции резервуара.

Схема очистки биологических прудов:

1. В пруды с разбавлением впадают небольшие речки. Стоки выводятся в речную воду, перемешиваются в определённой пропорции и попадают в пруд. Процесс очистки занимает около двух недель. Так как, стоки попадают в разбавленном виде, в таких прудах для создания полной биологической цепочки заводят рыб.
2. В многоступенчатые пруды стоки попадают без разбавления. Очистка в таких водоёмах занимает около месяца. Принцип очистки заключается в том, что вода прогоняется через несколько соединённых между собой прудов. Такой каскад водоёмов позволяет постепенно снижать концентрацию загрязнений до полной очистки на выходе. В таких водоёмах также часто разводится рыба (карповые).
3. Доочистные пруды являются частью более громоздкой системы сооружений и являются завершающим звеном, куда вода выводится после проведения других процедур очистки.

Схема анаэробной очистки:

1. Сверху в метантенк через специальные отсеки вводятся загрязнённые стоки (осадок) и активный ил с анаэробными микроорганизмами.
2. Специальные устройства производят подогрев и смешивание содержимого. Повышение температуры достигается с помощью радиаторов.
3. В условиях отсутствия кислорода из органики образуются жирные кислоты, которые в последующем преобразуются в метан и углекислый газ.
4. Сброженный ил удаляется через специальное отверстие на дне.
5. Выработанный газ выводится через специальные трубы в кровле.

Важные понятия

1. Химическое потребление кислорода (ХПК) – показатель содержания органических элементов в жидкости. Определение лабораторными методами количественных показателей окислителя в перерасчёте на кислород, при которых произойдёт окисление всего углерода, водорода, серы и фосфора и др. (кроме азота).
2. Биологическое потребление кислорода (БПК) – показатель количества кислорода, которое было израсходовано на процесс аэробного биохимического окисления микроорганизмами. Является важнейшим критерием определение уровня загрязнения сточных вод.
3. Аэробные микроорганизмы – организмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.
4. Анаэробные микроорганизмы – организмы, способные осуществлять свою жизнедеятельность без поступления кислорода, за счёт собственного фосфорилирования.
5. Аэраторы – устройства, обеспечивающие подачу в очистные резервуары кислорода.

vodospec.ru