Биологическая очистка сточных вод. Методы, схемы, принципы. Установки для биологической очистки

Учитывая стремительное развитие промышленности, нерациональное использование природных ресурсов, небрежное отношение к окружающей среде и другие негативные факторы, в последние годы отмечают значительное загрязнения водоемов, грунтов. Плохая экологическая обстановка наносит непоправимый вред не только природе, но и нашему состоянию здоровья. Не меньший вред окружающей среде наносят сточные воды, вредные канализационные выбросы. Среди всех существующих на сегодняшний день используемых для очистки стоков методов, наибольшую эффективность и безопасность имеет биологическая очистка сточных вод.

56c0979e620d3.jpg

Биологические методы очистки стоков

Осветление, отстаивание, очищение, обеззараживание стоков – многоэтапный, сложный процесс. Несмотря на эффективность химических методов обеззараживания стоков, они представляют большую опасность внешней среде, здоровью человечества. В основе биологических методов очистки воды лежит естественный процесс очищения, в которые вовлечены микроорганизмы, кислород и вода. Другими словами происходит окисление органических загрязнений. Чтобы более детально понять, как происходит очистка, рассмотрим, что представляют собой сточные воды.

Сточные воды являются жидкой субстанцией, которая состоит из различных твердых частичек, соединений, смеси растворимых компонентов. Сточные воды классифицируют на:

  • хозяйственно-бытовые, поступающие из канализационных систем;
  • атмосферные;
  • промышленно-производственные стоки, содержащие различные виды опасных химических веществ и компонентов, концентрация которых зависит от особенностей, специфики технологических производственных процессов.

Органические частички являются основным источником питания большинства видов бактерий и микроорганизмов. В процессе жизнедеятельности бактериальных колоний происходит переработка и расщепление сложных органических компонентов, веществ, соединений на более простые. Отмершие микроорганизмы, переработанные отходы оседают на дне водоемов в виде ила. Биологическая очистка основана на принципе саморегулирования. То есть, при уменьшении количества стоков, снижается численность колоний микроорганизмов. Методы биоочистки полностью идентичны естественным процессам разложения, происходящим в природе.

Как происходит биоочистка

В основе метода биологической очистки сточных вод лежит уменьшение концентрации содержащихся в них вредных примесей до примерно допустимого значения. По системе канализационных труб стоки попадают в специально оборудованные отстойники, очистительные станции и сооружения. Система и методы обезвреживания стоков зависят от вида сточных вод. Как правило, биосистемы очистки применяют для обеззараживания хозяйственно-бытовых стоков. Для очистки стоков, поступающих в канализационные системы от промышленных предприятий применяют более радикальные очистительные методики, которые эффективны для устранения специфических загрязнений – электродиализ, метод адсорбции, биофильтрование. Большинство очистительных сооружений функционируют по единому принципу.

56c096965a8bd.jpg

После того, как стоки по системам трубопроводов поступили в отстойник, их обеззараживание происходит в три этапа:

  1. первичная очистка способствует разделению по удельной массе растворимых и нерастворимых компонентов, происходит отстаивание. Вещества с большей массой оседают на дно емкости, маслянистые соединения, другие легкие вещества остаются на поверхности.
  2. вторичная обработка, при которой происходит удаление водорастворимых веществ и взвесей;
  3. метод биологического окисления. Происходит при помощи колоний микроорганизмов, для жизнедеятельности которых создают максимально оптимальные условия.

Аэробный и анаэробный методы

Аэробная очистка

Биологическая очистка стоков аэробным методом не возможна без участия бактерий-аэробов, для жизнедеятельности которых необходим кислород. Аэробный биореактор - металлический резервуар большого объема. Для реализации данной методики принимают участие микроорганизмы, потребляющие кислород, который им необходим для поддержания жизнедеятельности.

Аэробный биореактор, аэротенк, представляет собой металлическую, железобетонную конструкцию большого диаметра. На небольшом расстоянии от днища конструкции расположены сита, изготовленные из полимера, которые являются основой размножения колоний аэробных микроорганизмов. Кислород попадает в систему по трубам-аэраторам, имеющим отверстия небольшого диаметра. Система труб расположена по всему периметру дна. Кислород, попадающий через трубы, создает благоприятные условия жизни для жизнедеятельности и развития микроорганизмов, которые осуществляют очистку нечистот. Поскольку в процессе разложения органики микроорганизмами, внутри аэротенка может увеличиться температура, поэтому для контроля за температурным режимом устанавливают специальную электронную систему слежения.

Пример работы аэротенка - отстойника:

Анаэробная очистка

Биологическая очистка стоков происходит с участием анаэробных механизмов, а именно, без доступа кислорода. Для обеззараживания нечистот применяют в анаэробные биореакторы (метантэнки), которые представляют собой полностью герметические металлические, железобетонные конструкции. Распад органических компонентов, соединений не сопровождается выбросом энергии в процессе жизнедеятельности бактерий, что в свою очередь не приводит к увеличению температуры. При этом нужно учитывать, что функционирование биотенка сопровождается выбросом метана, горючего газа. По этой причине очистные сооружения подобного типа должны быть установлены на ровных, открытых, хорошо продуваемых местностях, иметь продуманную вентиляционную систему. По периметру всей площади должны быть установлены газоанализаторы, которые подключены к системам пожарной сигнализации.

Схема системы биологической очистки стоков

56c76e5d57169.png

Закрытая информация
Интересно, как происходит очистка воды в естественной среде. Для этого мать-природа применяет 2 ключевых метода - дефростацию и дистилляцию. Дефростация - означает заморозку воды с последующей ее разморозкой, что приводит к образованию талой воды. В процессе заморозки, вначале замораживается чистая вода, а все примеси и соединяются образуют осадок. Таким образом получается чистая пресная вода. Дистилляция - это процесс испарения воды и образование чистого конденсата, очищаясь таким образом от грязи и других вредных примесей.

Установки для биоочистки стоков

В системах местных бытовых канализаций для обеспечения очистки стоков и нечистот применяют различные установки-очистители - септики, локальные биочистительные станции (ЛОС).

Наиболее доступный, простой вариант очистительных сооружений – септики, которые в зависимости от конструкционных особенностей могут быть двух-, трех- или четырехкамерными. Процесс разложения органических соединений происходит при участии микроорганизмов, которые самостоятельно проникают в систему из воздуха, почвы, стоков. Процесс разложения и очистки нечистот происходит благодаря деятельности анаэробных бактерий, без доступа кислорода.

Принцип работы септиков очень простой. По системе трубопровода канализации сточные воды поступают в резервуар. На начальном этапе структуры разделяются по удельной массе. Твердые частички оседают на дно емкости, легкие соединения остаются на поверхности. Осевшие на дно резервуара компоненты, соединения и частицы подвергаются процессу переработки анаэробными бактериями. Происходят процессы брожения и гниения, которые приводят к выделению метана, газов и воды. На следующем этапе первично очищенные стоки поступают в следующий отсек септика для дальнейшей очистки. Газы и метан выводятся через системы вентиляционных труб. Чтобы эффективность работы септика не снижалась, периодически, раз в два-три года, нужно проводить удаление илового осадка со дна очистителя. Дальнейшее очищение стоков происходит в аэрационных полях, при участии микроорганизмов-аэробов.

Такой метод многоступенчатой биоочистки способствует качественному процессу обеззараживанию нечистот. Полностью очищенная вода впитывается в почву, не нанося ущерба экологии окружающей среде.

ЛОС – локальные очистительные станции биологической очистки

56c094daaafdc.jpg

56c095763fad9.jpg

ЛОС – более современные, эффективные, полностью автоматизированные установки, которые используют для обеззараживания нечистот и стоков. Сложный процесс биочистки приводит к очищению стоков на 97-99%, благодаря установленным биофильтрам на выходе предварительно очищенных стоков во внешнюю среду. ЛОСы для бытового использования имеют компактные габариты, разделены на несколько секций, в которых происходит поэтапная очистка стоков, работают по принципу септика. Благодаря полностью автоматизированному процессу обеззараживания нечистот, требуют минимального обслуживания. Основная особенность подобных конструкций – наличие аэраторов, обеспечивающих поступление кислорода для бактерий-аэробов. Таким образом процесс очистки происходит значительно быстрее при участии аэробных и анаэробных бактериальных колоний.

Принцип работы ЛОС

  1. Начальный этап очищения аналогичен работе обычного септика. Процесс первичной очистки происходит в резервуаре, где происходит разделение компонентов сточных вод, первичное отстаивание. Осветленная жидкость поступает в следующий резервуар с аэротенком. Под действием кислорода происходит основная очистка стоков от органических компонентов и соединений.
  2. По мере очищения вода постепенно перемещается во вторичный резервуар-отстойник, в котором происходит осаждение нерастворимого осадка, выпадающего в активный ил. Часть осадка поддается дальнейшей очистке под действием микроорганизмов, перерабатывающих органику. Другая часть ила переходит в специальный отсек, который нужно периодически удалять.

Подведя итог, можно сказать, что биологические методы очистки сточных вод являются наиболее безопасными для окружающей среды и в тоже время, весьма эффективными. Объясняется это тем, что процесс очистки, разложения органических остатков происходит естественным путем, при участии бактериальных колоний. В естественной среде стоки, прошедшие многоэтапную очистку просачиваются в грунт, происходит отфильтрация крупных и мелких органических включений.

Подписывайтесь на обновления сайта, чтобы быть в курсе!