Они применяются для очистки бытовых и производственных сточных вод от органических веществ, а также от сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества на обеспечение своей жизнедеятельности. Очистка осуществляется сообществом множества различных бактерий, простейших, а также грибов, водорослей, которые образуют биологически активный ил.

Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки.

Аэробные методы основаны на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток воздуха.

Анаэробные биохимические процессы протекают без доступа кислорода. Их используют для обработки осадков. Оптимальная температура очистки 20-40 °С.

Достоинства биохимической очистки: можно удалять из сточных вод широкий спектр органических и некоторые неорганические вещества, простота аппаратуры, низкие эксплуатационные затраты, возможна высокая степень очистки. Недостатки метода: высокие капитальные затраты (огромные сооружения), необходимость точного соблюдения технологического режима очистки, разбавления сточных вод из-за высокой концентрации примесей, возможно наличие примесей, отравляющих микроорганизмы.

Механизм процесса очистки микроорганизмами веществ из сточных вод условно делят на три стадии: массопередачу вещества из жидкости к поверхности клетки путем конвенции воды и диффузией примесей; диффузию вещества примеси через оболочку клетки микроорганизма вследствие градиента концентрации; процесс превращения вещества в клетке (метаболизм) с выделением энергии и синтезом нового клеточного вещества.

Скорость массопередачи определяется законами диффузии и гидродинамики. Вихревое движение потока разрушает хлопья активного ила на мелкие колонии микробов и приводит к быстрому обновлению поверхности их раздела со средой. Скорость биохимических превращений в клетке, их последовательность определяется ферментами. Синтез новых белковых веществ (анаболические превращения) протекает с затратой энергии Q, например:

Биохимическое аэробное окисление органического вещества клетки (катаболизм) или сточной воды сопровождается потреблением кислорода и выделением энергии Q:

Условия биохимической очистки. На эффективность биохимической очистки сточной воды оказывают влияние следующие факторы: равномерность поступления сточной воды, концентрация в ней примесей, наличие кислорода в воде, ее температура, рН, перемешивание воды, присутствие в воде примесей, токсичных для микроорганизмов, концентрация биомассы. Снабжение сооружений биохимической очистки кислородом воздуха должно быть непрерывным и в таком количестве, чтобы в очищенной воде содержание кислорода было не менее 2 мг/л. Оптимальная температура для аэробных процессов 20-30 °С, хотя отдельные бактерии выдерживают температуру от -8 до 85 °С. Оптимальная реакция среды — нейтральная (рН около 6,5). Количество взвешенных частиц для биологических фильтров должно быть не более 100 мг/л. Оптимальное количество микроорганизмов в виде активного ила 2-4 г/л. Наиболее эффективен молодой активный ил возраста 2-3 суток.

Регенерация активности ила: его аэрация в отсутствие питательных веществ.

Для жизнеобеспечения микроорганизмов, очищающих сточные воды, необходимо наличие в ней достаточного количества соединений углерода, азота, фосфора. Однако соединения ртути, свинца, сурьмы, серебра, хрома, кобальта являются клеточными ядами. Их концентрация должна быть ниже ПДК для микроорганизмов.

Технология биохимической очистки

Аэробную очистку проводят в естественных условиях и в искусственных сооружениях.

Естественные условия: поля орошения и фильтрации, биологические пруды.

Поля орошения — это сельскохозяйственные угодья, предназначенные для очистки сточных вод и одновременного выращивания растений. На полях фильтрации растения не выращивают. Обычно это резервные участки типа прудов для принятия сточных вод. На полях орошения очистка сточных вод основана на воздействии микрофлоры почвы, воздуха, солнца и жизнедеятельности растений. Солей в стоках должно быть меньше 4-6 г/л. Сточные воды подаются на поля орошения в летний период через 5 дней.

Биологические пруды — искусственные водоемы глубиной 0,5-1 м, хорошо прогреваемые солнцем и заселенные водными организмами. Они могут быть проточные (серийные или каскадные) и непроточные. Время пребывания воды в прудах с естественной аэрацией от 7 до 60 суток, с искусственной — 1-3 суток. В последних ступенях каскадных прудов разводят рыбу, что позволяет избежать образования ряски. В непроточных прудах сточная вода подается после ее отстаивания и разбавления. Продолжительность очистки — 20-30 суток.

Достоинства биологических прудов — невысокая стоимость строительства и эксплуатации. Недостатки: сезонность работы, большая площадь, низкая окислительная способность, трудность чистки.

Биохимическая очистка в биофильтрах

Б иофильтры это большие круглые или прямоугольные сооружения из железобетона или кирпича, загруженные фильтрующим материалом, на поверхности которого выращивается биопленка. Аэрация их может быть естественной и искусственной. По типу загрузки материала биофильтры делятся на две группы: с объемной (зернистой) и плоской загрузкой. гравий, щебень, галька, шлак, керамзит, кольца, кубы, шары. металлические, тканевые и пластмассовые сетки, решетки, гофрированные листы, пленки.

Биофильтры с объемной загрузкой могут быть трех типов: капельные, высоконагружаемые, башенные. Капельные биофильтры наиболее просты, загружаются мелким материалом высотой 1-2 м, имеют производительность до 1000 м 3 /сутки и обладают высокой степенью очистки. Высоконагружаемые биофильтры заполняют крупным материалом высотой 2-4 м. Высота загрузки башенных биофильтров — 8-16 м, производительность до 50 тыс. м 3 /сутки.

Применение находят также биофильтры с плоской загрузкой, обладающие более высокой окислительной способностью, погружные (дисковые) биофильтры и биотенк-биофильтры. В них в шахматном порядке по горизонтали и вертикали размещены лотки в виде блюдец, которые сверху заполняются сточной водой до их переполнения и перелива избытка воды. Снаружи лотков образуется активная биопленка. Она обеспечивает высокую эффективность очистки воды. Недостатки биофильтров: заиливание фильтров, снижение их окислительной способности, появление неприятных запахов.

Биохимическая очистка в аэротенках. Аэротенки — крупные 1 500-15 000 м 3 железобетонные сооружения глубиной 3-6 м со свободно плавающим в воде активным илом, бионаселение которого использует загрязнения сточных вод для своей жизнедеятельности. Объем сточных вод, очищаемых при использовании аэротенков, весьма большой: от нескольких сот до миллионов кубических метров в сутки.

Классификация аэротенков. Ее показатели:

конструкция: круглые, прямоугольные, шахтные, комбинированные, фильтротенки, флототенки;

режим сточных вод: проточные, полупроточные, капитальные, с переменным уровнем;

структура потока: аэротенки-вытеснители, аэротенкисмесители, аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды, окситенки (рис. 4.11);

аэрация: пневматическая, комбинированная гидродинамическая, пневмомеханическая;

способ регенерации активного ила: в отдельном аппарате, в совмещенном аппарате;

число ступеней: одно-, двух-, многоступенчатые;

высокая, обычная, низкая.

В аэротенках-вытеснителях (рис. 4.11а) нагрузка загрязнений на ил максимальна в начале и минимальна в конце процесса. Их длина достигает 50-150 м, объем от 1,5 до 30 тыс. м 3 .

Аэротенки-смесители (рис. 4.11 б) наиболее пригодны для очистки концентрированных производственных сточных вод (БПК п до 1 г/л) при значительных колебаниях их расхода и концентрации загрязнения. Их недостаток — высокая остаточная концентрация примесей в очищенной воде.

Рис. 4.11. Схемы аэротенка-вытеснителя (а), аэротенка-смесителя (б), аэротенка с рассредоточенной подачей сточной воды (в)

В аэротенках с равномерной подачей сточной воды нагрузка на ил по его длине равномерно уменьшается (рис. 4.11в). Они используются для очистки смесей промышленных и городских стоков.

В окситенках вместо воздуха применяется технический кислород. Это позволяет увеличить в 5-10 раз окислительную способность процесса, повысить дозы активного ила до 6-10 г/л.

Важный фактор биологического окисления примесей — кислород. При механической аэрации воду с илом перемешивают мешалками, турбинками, щетками и т. п. Пневматическую аэрацию в зависимости от размера пузырьков воздуха подразделяют на три вида: мелкие пузыри (1-4 мм) при подаче воздуха в аэротенк под давлением через керамические или пластинчатые диффузоры; средние пузыри (5-10 мм) — подача воздуха через перфорированные трубы, щелевые устройства; крупные пузыри (>10 мм) — подача воздуха через сопла, трубы.

Рис. 4. 12. Технологическая схема очистки сточных вод в азротенке с регенерацией ила: 1 — аэротенк; 2 — отстойник; 3 — насосная станция; 4 — регенератор ила

На рисунке 4.12 приведена технологическая схема аэротен ка с регенерацией ила. Сточная вода подается в аэротенк 1, где обрабатывается активным илом. Смесь воды с илом поступает в отстойник 2, из которого после отстоя через верхнюю часть выводится очищенная вода, а через донное отверстие — отстоянный ил. Из насосной станции 3 часть ила через его регенератор 4 возвращается в аэротенк, а избыточного часть ила отправляется на переработку в метантенк.

При высокой исходной концентрации органических примесей в воде (БПКn > 0,15 г/л) используют двухступенчатую очистку с окислением 50-70% примесей на первой ступени.

Биохимическое окисление проводят как в естественных условиях на полях фильтрации, орошения и биологических прудах, так и в искусственно созданных условиях на биофильтрах и в аэротенках. Поля фильтрации, поля орошения и биофильтры функционируют за счет почвенных биоценозов; биологические пруды и аэротенки-биоценозов водоемов. На нефтебазах используют капельные и высоконагружаемые биофильтры. Для проведения биохимической очистки сточные воды, содержащие нефтепродукты, смешивают с хозяйственно-бытовыми.[ ...]

Биохимическую очистку ¡сточных вод нефтеперерабатывающих заводов рекомендуется проводить в смеси с бытовыми сточными водами или со сточными водами нефтехимических производств.[ ...]

Биохимическая очистка сточных вод базируется либо на использовании широкого круга водных микроорганизмов, которые входят в состав разнообразных ценозов - илов, биопленки и т. п., либо на применении адаптированных, высокоактивных микроорганизмов, особенно их ассоциаций, или, наконец, на внедрении в технику очистки иммобилизованных (адсорбированных или химически закрепленных на твердых поверхностях) биологических катализаторов - ферментов.[ ...]

Биохимическая очистка сточных вод вследствие чрезвычайно высокой их концентрации и щелочности становится возможной только после снижения их активной реакции и БПК путем подкис-ления и последующего сбраживания в метантенках (1, 4].[ ...]

Биохимическая очистка сточных вод осуществляется в результате сложного комплекса взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов. По этой причине решение вопросов надежного автоматического управления системами аэрации сточных вод является сложной и весьма актуальной практической задачей. Системы аэрации сточных вод широко применяются на очистных станциях различной пропускной способности. Большая энергоемкость этих систем приводит к значительным эксплуатационным затратам.[ ...]

Биохимическая очистка сточных вод от органических загрязнений проводится под воздействием сложного комплекса организмов, развивающегося в активном иле очистного сооружения. Активный ил представляет собой хлопьевидный осадок, напоминающий хлопья гидроксида железа, и состоит в основном из бактерий, заключенных в слизь зоогелей; в нем находятся также актиномицеты, водные грибы и дрожжи. Качественный и количественный состав отдельных групп активного ила зависит от состава и концентрации загрязняющих веществ в очищаемой воде. В воде аэротенков могут присутствовать простейшие организмы. С физико-химической точки зрения активный ил - это коллоид, существующий при рН=4-9 с отрицательным зарядом.[ ...]

Биохимический процесс очистки сточных вод может протекать в аэробных и анаэробных условиях. Первый происходит в присутствии растворенного в воде кислорода. Этот процесс в сущности представляет собой модификацию протекающего в природе естественного процесса самоочищения водоемов. Биологическое окисление исходных органических загрязнений сточных вод в аэробных условиях гетеротрофными бактериями приводит к образованию новой биомассы, содержащей диоксид углерода, воду и биологически неокисляемые растворенные вещества. Для аэробной биохимической очистки сточны:-: вод используют в основном биологические пруды, аэрируемые лагуны, биофильтры и аэротенки. Наибольшее распространение среди методов биоочистки промышленных сточных вод получили процессы с использованием активного ила, проводимые в аэротенках.[ ...]

Биохимическая очистка сточных вод в зависимости от требований к спуску сточных вод в водоем может быть полная и неполная (см. § 87).[ ...]

Биохимическая очистка является одним из основных методов очистки сточных вод НПЗ как цри повторном их использовании в системах оборотного водоснабжения, так и цри сбросе их в водоем. В настоящее время основным сооружением биохимической очистки сточных вод является аэротенк. Однако большая продолжительность обработки сточных вод в аэротенках, значительная емкость сооружений,большой расход воздуха и электроэнергии заставляют искать пути интенсификации этого процесса для снижения капитальных и эксплуатационных затрат.[ ...]

При биохимической очистке сточных вод одноатомные фенолы (сам фенол, крезолы) легко окисляются до углекислого газа и воды. В отличие от этого окисление фенолов более сложного строения, а также нафтолов, антролов и особенно двух- и многоатомных фенолов (например, гидрохинона, пирокатехина) протекает значительно труднее и сопровождается образованием целого ряда биохимически стабильных органических продуктов .[ ...]

Локальная очистка сточных вод от эмульгаторов, не способных к биохимическому распаду. Широко применяемый в промышленности в качестве эмульгатора некаль не разрушается в процессе биохимической очистки сточных вод и при известных концентрациях угнетает процессы нитрации и окисления других органических соединений. Кроме того, присутствие некаля в воде значительно ухудшает ее органолептические свойства. Возможность применения метода ионообмена для извлечения некаля из промывных вод основана на способности сильноосновных анионитов (например АВ-16) селективно обменивать ион хлора на анион вгор-бутилнафталинсульфокислоты. Регенерация анионита производится водно-спиртовыми растворами хлористого натрия. После отгонки спирта и части воды из регенерирующего раствора и охлаждения его некаль выпадает в виде кристаллов, а маточник возвращается в цикл ионообмена или регенерации.[ ...]

Устройства биохимической очистки сточных вод являются обычно конечным звеном очистного комплекса, поэтому описанию методов их контроля и регулирования посвящены две последние главы. В главе VII рассматриваются новые приборы для измерения содержания растворенного кислорода, БПК, концентрации активного ила, окислительно-восстановительного потенциала, уровнемеры специального назначения. Некоторые из этих приборов разработаны в Советском Союзе с участием авторов и их сотрудников и впервые освещаются в непериодической печати. Содержание главы VIII составляет материал некоторых новых работ, посвященных построению математической модели процесса БХО, а также анализу и синтезу систем его регулирования.[ ...]

В связи с этим сточные воды, содержащие жирные кислоты, необходимо подвергать возможно полной очистке с помощью различных физико-химических методов, доводя содержание жирных кислот до 1,5 г/л (БПКполн 1500-2000 мг 02/л). Биохимическая очистка сточных вод с большей концентрацией жирных кислот неизбежно ведет к безвозвратной потере большого количества ценных промышленных продуктов

Другим методом биохимической очистки сточных вод является создание биологических прудов, в которых используется способность природных вод к самоочищению. Биологические пруды представляют собой водоемы площадью 0,5-1,0 га, в которых сточные воды могут очищаться в аэробных и анаэробных условиях. Анаэробные пруды служат для предварительной очистки высококонцентрированных сточных вод: за 30-50 суток обеспечивается снижение БПК в воде на 50-70 %. Глубина таких прудов достигает 2,5-3 м.[ ...]

В Советском Союзе биохимическая очистка является одним из основных методов очистки нефтьсодержащих сточн ных вод перед сбросом в водоемы. При этом следует отметить, что основными наиболее эффективными сооружениями биохимической очистки сточных вод на отечественных НПЗ и НХЗ являются аэротенки. Сравнивая в целом состояние биохимической очистки сточных вод НПЗ и НХЗ в СССР и за рубежом, можно сказать, что наша страна находится на уровне ведущих зарубежных стран, а по глубине очистки даже превосходит многие страны.[ ...]

Сущность процесса биохимической очистки. Впервые в СССР метод биохимической очистки сточных вод НПП предложен в 1975 г. Я.А.Карелиным и Г.И.Воробьевой. Этот метод очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать для питания находящиеся в сточных водах органические вещества (органические кислоты, спирты, белки, углеводы и т.д.), которые для них являются источником углерода. Азот, фосфор и калий, которые также необходимы для жизнедеятельности, микроорганизмы получают из различных соединений: азот - из аммиака, нитратов, аминокислот, фосфор и калий - из минеральных солей.[ ...]

Процесс биохимической очистки сточных вод от органических веществ в аэротенках состоит из таких этапов: адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных и коллоидных частиц, окисление микроорганизмами растворенных и адсорбированных илом органических соединений, нитрификация и регенерация активного ила. Избыточный активный ил удаляется из сооружения.[ ...]

Вторым важным приемом биохимической очистки сточных вод является аэрация их в аэротенках с активным илом. Механически осветленную сточную воду подводят в открытые резервуары коридорного типа и интенсивно перемешивают с достаточным количеством воздуха барботированием или с помощью перемешивающих приспособлений (щетки или мешалки). Бактерии активного ила образуют хлопья, свободно взвешенные в воде. Через соответствующие промежутки времени (минимум 1 ч) обработанная сточная вода отводится для отстаивания; часть активного ила снова возвращают в аэротенк, а избыточную часть его удаляют.[ ...]

Разработана технология биохимической очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов: Сг, Си2+, 2п2+, №2+, Бе2+, Ре3+. Суть метода заключается в обработке сточной воды накопительной культурой суль-фатвосстанавливающих бактерий, которые в анаэробных условиях при наличии органического питания восстанавливают содержащиеся в воде сульфаты в нерастворимые сульфиды, которые легко отстаиваются и удаляются в виде шлама. Процесс очистки происходит в специальных сооружениях - биовосстановителях.[ ...]

Загрязненность фенольных вод каменноугольной смолой обычно находится в пределах 0,5 г/дм3 в отдельные периоды может увеличиваться до 1 г/дм3 и более. Загрязненность взвешенными веществами, главным образом бактериальным илом, происходит в процессе биохимической очистки сточных вод и находится в пределах до 1 г/дм3. По данным исследований, оптимальная температура отстаивания фенольных вод 35-40 °С, pH 7,0-7,5.[ ...]

Одной из важнейших задач при биохимической очистке сточных вод в аэротенках является обеспечение кислородом микроорганизмов, которые производят окисление органических примесей в воде. Процесс очистки сточных вод в аэротенке состоит из ряда параллельных и последовательных стадий превращений веществ, участвующих в биохимических реакциях. Изменения, происходящие при этом с кислородом, могут быть представлены следующим образом. При подаче воздуха в воду образуются пузырьки, из которых кислород переходит в иловую смесь и, перемешиваясь, равномерно распределяется в ней. Затем растворенный кислород адсорбируется бактериальными клетками, входящими в состав хлопков активного ила, и расходуется на окисление органических веществ, также адсорбированных хлопками ила. В результате синтеза белков в клетке и деления ее образуются новые живые организмы. Кроме того, образуются продукты распада органических веществ - углекислота, вода, продукты неполного распада органических примесей, которые отводятся от хлопка активного ила в воду. Газообразные продукты распада удаляются из воды в процессе аэрации.[ ...]

Другой проблемой, связанной с биохимической очисткой сточных вод II системы, является содержание в них трудноокисляющихся веществ (нефти и нефтепродуктов), различных сернистых соединений, фенолов, а также значительного количества минеральных солей.[ ...]

Установлено, что ход процесса биохимической очистки сточных вод зависит от соотношений между количествами растворенного кислорода (окислителя), растворенных и диспергированных органических веществ (восстановителей) и ферментов, которые продуцируются бактериями (катализаторов). Редокс-потенциал позволяет определять непосредственно эти соотношения, выражая их в единицах электрического потенциала - милливольтах.[ ...]

При проектировании сооружений биохимической очистки сточных вод и анализе их работы обычно используют следующие расчетные параметры: скорость биологического окисления, стехиометрические коэффициенты для акцепторов электронов, скорость роста и физические свойства биомассы активного ила. Изучение химических изменений во взаимосвязи с биологическими превращениями, происходящими в биореакторе, дает возможность получить достаточно полное представление о работе сооружения. Для анаэробных систем, к которым можно отнести анаэробные фильтры, такие сведения нужны, чтобы обеспечить оптимальное значение pH среды, являющегося основным фактором нормальной работы очистных сооружений. В некоторых аэробных системах, например, в таких, в которых происходит нитрификация, контроль pH среды также необходим для обеспечения оптимальной скорости роста микроорганизмов. Для закрытых очистных сооружений, вошедших в практику в конце 60-х годов, в которых используется чистый кислород (окси-тенк), изучение химических взаимодействий стало необходимым не только для регулирования pH, но и для инженерного расчета газопроводного оборудования.[ ...]

Нефтепродукты тормозят процесс биохимической очистки сточных вод в аэротенках при 50 мг/л . Нефтяная пленка на поверхности воды пропитывает перья у перелетных птиц, они не могут взлететь и погибают.[ ...]

Задачей санитарной техники является не только очистка сточных вод, но и отделение очищенной жидкости от всей массы организмов, ведущих процесс. Поэтому одним из условий работы сооружений при биохимической очистке сточных вод является образование хлопка активного ила, способного к быстрому осаждению. До работ Мак Кинней и др. считалось, что свойство образовывать хлопок активного ила присуще лишь 1ооц 1оеа гат ета.[ ...]

Использование уплотненных ценозов резко ускоряло биохимическую очистку сточных вод от химических загрязнений. Так, очистка нефтесодержащих стоков с добавкой хозяйственно-бытовых сточных вод (соотношение 5:1), содержащих 10 -150 мг/л нефтепродуктов, ХПК в среднем 1080 мг 02/л, ВПК5 120 мг/л, БПКП0ЛН 340 мг 02/л, биохимический показатель 0,31, характеризовалась следующими показателями. Неполная биохимическая очистка в одну ступень при периоде аэрации 2-2,5 ч и концентрации активного ила 18 г/л снизила ХПК на 80%, содержание нефтепродуктов - на 75%, БПК5 - на 70%, БПКполн - на 72%.[ ...]

Схемой же США предусматривается обессоливание всех сточных вод НПЗ, что обусловливает повышенные примерно в 3 раза (исходя из доли сточных вод ЗЛОУ) капитальные затраты на обессоливание. Второй особенностью, связанной с дополнительными затратами, является биохимическая очистка сточных вод ЭЛОУ в составе общезаводского потока. С другой стороны, этой схемой предусмотрено отведение продувочной воды водоблоков, как не требующей очистки, в обход очистных сооружений (с последующим смешением с общезаводским потоком очищенных сточных вод перед совместным обессоливанием). Это решение уменьшает размер капиталовложений в систему очистки сточных вод примерно на одну треть (исходя из доли продувочной воды градирен). Следует также отметить, что при таком разделении содержание ингибиторов, биоцидов и других добавок в сточных водах перед биохимической очисткой значительно снижается. В условиях зарубежных НПЗ подобное разделение сточных вод оказывается возможным ввиду постоянного контроля над утечками нефтепродуктов, являющихся основным источником, загрязнения оборотной воды органическими веществами.[ ...]

Основным направлением совершенствования организации биохимической очистки сточных вод традиционно является создание крупных кустовых (городских) сооружений. Экономические преимущества этого направления обусловлены ярко выраженным эффектом агрегатной концентрации процессов очистки. С ростом концентрации производственных процессов затраты монотонно возрастают, но постоянные и переменные расходы увеличиваются в разной степени. Это позволяет реализовать процедуру выбора типа сооружений как оптимизационную. Поскольку большинство видов производственных расходов (особенно затраты, связанные с созданием и использованием основных фондов) растут в меньшей степени, чем масштаб производственной деятельности, удельные величины этих затрат на единицу объема очищенных стоков или массы извлеченных из них загрязнений сокращаются.[ ...]

Акрилонитрил оказывает вредное действие на сооружения биохимической очистки сточных вод; концентрация более 20 мг/л тормозит сбраживание осадка сточных вод в анаэробных условиях .[ ...]

Основой для разработки методов двух- и многоступенчатой биохимической очистки сточных вод является идея культивирования на очистных станциях активных илов, приспособленных к окислению отдельных групп органических загрязнений. Считается, что чем ближе адаптация (специализация) активного ила к данному виду загрязнений, тем успешнее проходит процесс биохимической очистки. Одним из путей для инженерной реализации этой идеи является создание ступенчатой биохимической очистки, на каждой ступени которой функционирует определенная культура активного ила. Понятно, что чем больше разница в скоростях биохимического окисления отдельных компонентов сточных вод, чем выше их начальные концентрации, тем эффективнее применение ступенчатой схемы очистки.[ ...]

Наиболее существенным вопросом наладки и пуска сооружений биохимической очистки сточных вод является наращивание активного ила в аэротенках или биопленки в биологических фильтрах.[ ...]

Окситенк ВНИИводгео является комбинированным сооружением для биохимической очистки сточных вод с применением технического кислорода . Для достижения максимальной эффективности использования подаваемого в сооружение кислорода часть окситенка (реактор), в котором происходит насыщение иловой смеси кислородом, герметизируется. Отделение очищенной воды от активного ила происходит в открытом резервуаре-илоотделителе. Перемешивание иловой смеси и насыщение ее кислородом осуществляется механическим поверхностным аэратором, кислород поступает в окситенк автоматически по мере падения давления газа в реакционной зоне. Удаление инертных газов (азота и углекислого газа) также автоматизировано. Окситенк ВНИИводгео работает по принципу аэротенка-смесителя, обеспечивая полную биохимическую очистку промышленных сточных вод с БЙКП0ЛН - 250-300 мг 02/л.[ ...]

Наибольшее распространение получили малогабаритные блочные установки биохимической очистки сточных вод на базе активного ила типа КУ пропускной способностью от 25 до 400 м3/сутки. Конденсатсодержащие сточные воды образуются на различных этапах добычи и промысловой подготовки газа. Это, прежде всего, сточные воды, получаемые в процессе основного производства (конденсационные и пластовые воды из сепараторов, рефлюксная вода из десорберов, вода от охлаждения насосов перекачки конденсата), составляющие до 90%, а также сточные воды вспомогательных объектов. Метанол, гликоли и газовый конденсат являются также основными загрязнителями сточных вод ГПЗ.[ ...]

Разность между ХПК и БПК характеризует наличие примесей, не окисляющихся биохимическим путем, и количество органических веществ, идущих на построение клеток микроорганизмов. Для бытовых сточных вод БПКполн составляет 85-90% от ХПК- По соотношению БПКполн/ХПК можно судить о возможности применения определенного метода очистки сточных вод. Если соотношение БПК/ ХПК>0,5, то это указывает на возможность применения биохимической очистки сточной воды; при соотношении БПК/ХПК [ ...]

Финская фирма «Экора» запатентовала установки типа ХКН, на которых применена биохимическая очистка сточных вод с введением реагентов перед аэротенком (симультанное осаждение). Установка действует периодически, поэтому она рекомендуется для объектов с большим колебанием расхода и состава сточных вод. Она рассчитана на очистку сточных вод от 2500 жителей. Установка выполняется из железобетона и состоит из двух резервуаров - приемного и аэротенка. Работа ее автоматизирована и управляется в зависимости от уровня жидкости в аэротенке с помощью выпускного клапана. Сточные воды поступают в приемный резервуар и эрлифтом перекачиваются в аэротенк. В подающий трубопровод подается реагент. Одновременно производятся наполнение аэротенка и очистка сточных вод в нем. Цикл наполнения рассчитан на 21ч. Фирмой рекомендуется поддерживать его от 5 до 2 ч. После наполнения резервуара выключается из работы воздуходувка, в связи с чем прекращаются аэрация и подача сточных вод в аэротенк эрлифтом. В аэротенке сточные воды отстаиваются в течение 1,5 ч (с 2 ч до 3 ч 30 мин). Затем открывается выпускной клапан, очищенные сточные воды вытекают из аэротенка. Конец выпускного трубопровода в аэротенке поддерживается поплавком в верхней части аэротенка. В связи с тем, что трубопровод изменяет свое положение по высоте, он имеет шарнирное соединение.[ ...]

Перспективным направлением в разработке высокоэффективной технологии обработки воды является исследование воздействия электрического поля на биологические объекты, в том числе и на микроорганизмы, осуществляющие процессы биохимической очистки сточных вод в биоокислителях и обезвреживания образующихся осадков в метантенках, перегнивателях и т. п. Известно, что умеренное воздействие электрического поля стимулирует рост и жизнедеятельность бактерий, увеличивая их окислительную способность по отношению к органическим примесям воды. Это направление выдвигает ряд специфических задач в исследовании данного феноменологического фактора, решение которых может оказать значительное влияние на интенсификацию процессов биоокисления органических примесей, содержащихся как в сточных водах, так и в образующихся осадках.[ ...]

В статье Я. А. Карелина, опубликованной в 1959 г. , приведены результаты исследований по биохимической очистке сточных вод электрообессоливающей установки (ЭЛОУ), прошедших нефтеловушку, при разбавлении стока 1: 1. В качестве разбавляющей воды применялась смесь, состоящая из фекальной жидкости и 0,5 объема условно чистой воды. Опыты проводились на полупроизводственной установке.[ ...]

В последнее время за рубежом и у нас в исследовательской практике для оценки хода процесса биохимической очистки сточных вод стали пользоваться окислительно-восстановительным потенциалом, называемым иначе редокс-по-тенциалом фо. Этот показатель более полно характеризует процесс биохимического окисления, чем, например, количество растворенного кислорода. Кроме того, на основании величины фо можно дать более объективную оценку процесса в тех случаях, когда загрязнения содержат токсичные по отношению к микроорганизмам вещества и процесс тормозится, несмотря на наличие достаточного количества кислорода.[ ...]

Последующий процесс регенерации активного ила может происходить или в самом сооружении, производящем биохимическую очистку (аэротенке), или в отдельном сооружении (регенераторе). В первом случае ко времени адсорбции прибавляется время на регенерацию, и сооружение рассчитывается на проток сточных вод по сумме времени; во втором случае сооружение (аэротенк) может быть рассчитано только на проток сточных вод по времени, необходимому для адсорбции, а регенератор рассчитывается на время регенерации только для протока в нем активного ила, расход которого значительно меньше, чем расход сточных вод. Поэтому при определенных условиях второй случай в строительном и эксплуатационном отношении может быть более выгодным, чем первый. Для того чтобы можно было решить эту задачу, проектировщик сооружений биохимической очистки сточных вод должен определять время, необходимое для процесса адсорбции органических веществ активным илом, и время, необходимое для процесса его регенерации.[ ...]

Биологический способ регенерации активного угля в аэробных условиях, как правило, используется в процессе биохимической очистки сточных вод в случае адсорбции биологически разрушаемых органических веществ.[ ...]

Перед поступлением на сооружения биохимической очистки сточные воды последовательно проходят аварийный амбар, песколовки, нефтеловушки, пруды дополнительного отстоя, песчаные фильтры или флотаторы и т. д. Задачей этих сооружений является по возможности более полное удаление загрязнений до предельно допустимых для биохимической очистки концентраций. В случае несовершенной работы указанных сооружений и поступления загрязнений в более высоких концентрациях работа узла биохимической очистки будет нарушена.[ ...]

Это количество бытовых стоков соответствует сбросу города с населением 450-500 тыс. человек. Получить такое количество бытовых вод для очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода нельзя (нереально). Таким образом, произвести полную биохимическую очистку сточных вод завода, перерабатывающего высокосернистую нефть, с применением деэмульгатора НЧК не представляется возможным.[ ...]

Большее распространение получила двухступенчатая схема, в которой биофильтры первой ступени заменены на аэротенки. Такая замена при очистке производственных сточных вод химических предприятий вполне оправдана и целесообразна, поскольку дает возможность направлять на сооружения биохимической очистки сточные воды с более высокими концентрациями органических веществ (табл. У1Н-7).[ ...]

В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные. Первичными называются отстойники перед сооружениями для биохимической очистки сточных вод; вторичными - отстойники, устраивае мые для осветления сточных вод, прошедших биохимическую очистку.[ ...]

В процессе питания микроорганизмы получают материал для своего строения, вследствие этого происходит прирост массы бактерий активного ила, а в процессе дыхания они используют кислород воздуха. Содержащиеся в сточных водах органические вещества в результате окислительных процессов минерализуются, и конечными продуктами окисления являются диоксид углерода и вода. Некоторые органические соединения окисляются не полностью, образуются промежуточные продукты. В процессе биохимической очистки сточных вод происходит также окисление сероводорода до серы и серной кислоты, а аммиака - до азотистой и азотной кислот (нитрификация).[ ...]

Большинство гетеротрофных организмов получает энергию в результате биологического окисления органических веществ - дыхания. Водород от окисляемого вещества (см. § 24) передается в дыхательную цепь. Если роль конечного акцептора водорода выполняет только кислород, процесс носит название аэробного дыхания, а микроорганизмы являются строгими (облигатными) аэробами, которые обладают полной цепью ферментов переноса (см. рис. 14) и способны жить только при достаточном количестве кислорода. К аэробным микроорганизмам относятся многие виды бактерий, гри-6¿i, водоросли, большинство простейших. Аэробные сап-рофиты играют основную роль в процессах биохимической очистки сточных вод и самоочищении водоема.

Эти методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и не­которых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитри­тов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности определенных микроорганизмов использовать указанные вещества для питания: органические вещества для микроорганизмов являются ис­точником углерода. Микроорганизмы частично разрушают их, превращая СО 2 , Н 2 O, нитрат- и сульфат-ионы, а частично используют для образования собственной биомассы. Процесс биохимической очистки посвоей сути - природный, его характер одинаков для процессов, протекающих как в природных водоемах, так и в очистных сооруже­ниях.

Биологическое окисление осуществляется сообществом микроор­ганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и более высокоорганизованных организмов (водорослей, грибов), связанных между собой в единый комплекс сложными вза-имоотношениями. Это сообщество называют активным илом, он со­держит от 106 до 1014 клеток на 1 г сухой биомассы (около 3 г микро­организмов на 1 литр сточной воды).

Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очист­ки сточных вод.

Аэробный процесс. Для его осуществления используются группы микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимы по­стоянный приток кислорода (2 мг0 2 /л), температура 20-30°С, рН сре­ды 6,5-7,5, соотношение биогенных элементов БПК: N: Р не более 100: 5: 1. Ограничением метода является содержание токсичных ве­ществ не выше: тетраэтилсвинца 0,001 мг/л, соединений бериллия, титана, Сг 6+ и оксида углерода 0,01 мг/л, соединений висмута, вана­дия, кадмия и никеля 0,1 мг/л, сульфата меди 0,2 мг/л, цианистого калия 2 мг/л.

Аэробная очистка сточных вод проводится в специальных соору­жениях: биологических прудах, аэротенках, окситенках, биофильтрах.

Биологические пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными со­оружениями. Их выполняют в виде каскада прудов, состоящих из 3-5 ступеней. Процесс очистки сточных вод реализуется по следующей схеме: бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют оксид углерода, фосфаты и аммонийный азот, выделяемый при биохимическом раз­ложении органических веществ. Поэтому для нормальной работы пру­дов необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуру сточной воды. Температура должна быть не менее 6 °С, в связи с чем в зимнее время пруды не эксплуатируются.

Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глу­бина прудов с естественной поверхностной аэрацией, как правило, не превышает 1 м. При искусственной аэрации прудов с помощью меха­нических аэраторов или продувки воздуха через толщу воды их глуби­на увеличивается до 3 м. Применение искусственной аэрации ускоря­ет процессы очистки воды. Следует указать и недостатки прудов: низ­кую окислительную способность, сезонность работы, потребность в больших территориях.

Сооружения для искусственной биологической очистки по признаку расположения в них активной биомассы можно разделить на две группы:

Активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии (аэротенки, окситенки);

Активная биомасса закрепляется на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким пленочным слоем (био­фильтры).

Аэротенки представляют собой железобетонные резер­вуары, прямоугольные в плане, разделенные перегородками на отдель­ные коридоры.

Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, интен­сивного его перемешивания и насыщения обрабатываемой смеси кис­лородом воздуха в аэротенках устраиваются различные системы аэрации (чаще механическая или пневматическая). Из аэротенков смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, откуда осевший на дно активный ил с помощью специальных устройств (илососов) отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется.

Для пневматической аэрации сточных вод вместо воздуха может подаваться чистый кислород. Для такого процесса используются окситенки , несколько отличные по конструкции от аэротенков. Окисли­тельная способность окситенков в 3 раза выше последних.

Биофильтры находят применение при суточных расходах бытовых и производственных сточных вод до 20-30 тыс. м 3 в сутки. Биофильт­ры представляют собой резервуары круглой или прямоугольной фор­мы в плане, которые заполняются загрузочным материалом. По ха­рактеру загрузки биофильтры разделяют на две категории: с объемной и плоскостной загрузкой. Объемный материал, состоящий из гравия, керамзита, шлака с крупностью фракций 15-80 мм, засыпается слоем высотой 2-4 м. Плоскостной материал выполняется в виде жестких (кольцевых, трубчатых элементов из пластмасс, керамики, металла) и мягких (рулонная ткань) блоков, которые монтируются в теле биофиль­тра слоем толщиной 8 м.

Анаэробный процесс. Здесь происходит биологическое окисление орга­нических веществ в отсутствие молекулярного кислорода за счет химичес­ки связанного кислорода в таких соединения, как сульфаты, сульфиты и карбонаты. Про­цесс протекает в две стадии: на первой образуются органические кис­лоты, на второй стадии образовавшиеся кислоты преобразуются в метан и С0 2: органические соединения + 0 2 + кислотообразующие бактерии -> летучие кислоты + СН 4 + С0 2 + Н, + новые клетки + другие продукты -» летучие кислоты + 0 2 + метанобразующие бакте­рии -> СН 4 + С0 2 + новые клетки. Основной процесс проводится в метантенках.. В них перерабатывается активный ил и концентрированные сточные воды (обычно БПК > 5000), содержащие органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в ходе метанового брожения. Указанное брожение в естественных условиях протекает на болотах.

Основная цель анаэробной очистки - уменьшение объема актив­ного ила или количества органических веществ в сточной воде, полу­чение метана (до 0,35 м 3 при нормальных условиях на 1 кг ХПК) и хо­рошо фильтрующего и без запаха осадка. Осадки после фильтрации могут быть использованы в качестве удобрения в растениеводстве (если содержание в них тяжёлых металлов ниже ПДК). Получаемый в ме­тантенках газ содержит до 75 % (об.) метана (остальное - С0 2 и воз­дух) и используется в качестве горючего.

Биологическая очистка загрязненных вод может быть осуществлена в естественных условиях, для чего используют специально подготовленные участки земли (поля ороше­ния и фильтрации ). В этих случаях для освобождения сточ­ных вод от загрязняющих примесей используется очищающая способ­ность самой почвы. Фильтруясь сквозь слой почвы, вода оставляет в ней взвешенные, коллоидные и растворенные примеси. Микроорга­низмы почвы окисляют органические загрязняющие вещества, пре­вращая их в простейшие минеральные соединения - диоксид углеро­да, воду, соли. Поля орошения используются одновременно для очистки сточных вод и выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а так­же посадки кустарников и деревьев. Поля фильтрации используются только для очистки сточных вод.

Биохимические методы очистки сточных вод основаны на ис­пользовании микроорганизмов, окисляющих органические вещест­ва, присутствующие в сточных водах в коллоидном и растворен­ном состоянии. Микроорганизмы разрушают молекулы различных соединений, используя вещества, необходимые для их питания, размножения и увеличения биологической массы - активного ила и биопленки.

Активный ил представляет собой комочки и хлопья размером от 5 до 150 мкм, состоящие из живых организмов и твердого суб­страта. К живым организмам активного ила относится скопление бактерий, простейших червей, бактериальных клеток, грибов, дрожжей. Твердым субстратом является отмершая часть микроор­ганизмов активного ила. Биопленка имеет вид слизистых обраста­ний толщиной 1-3 мм на наполнителе биофильтра и состоит так­же из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов.

Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмам нужны различные химические элементы, которые они усваивают из сточ­ных вод. Недостающие элементы - азот, фосфор, калий - искус­ственно вводят в очищаемую сточную воду.

Биохимические методы обычно применяют для окончательной очистки сточных вод после использования физико-химических ме­тодов обработки. С помощью физико-химических методов удаляют вещества, не поддающиеся биологической очистке, или снижают их концентрацию. В настоящее время широко применяют совмест­ную очистку бытовых и производственных сточных вод, так как в бытовых стоках содержатся растворенные вещества, наиболее легко усваиваемые микроорганизмами.

Процесс биохимической очистки сточных вод осуществляется в устройствах различного типа: аэротенках, биофильтрах и прудах. Активный ил разрушает различные соединения в аэротенках, где осуществляется искусственная аэрация сточных вод и ила, нахо­дящегося во взвешенном состоянии. Биопленка прикрепляется к наполнительной массе биофильтра и соприкасается с воздухом при фильтрации сточных вод.

аэротенки имеют различную форму. Благо­даря аэрации сточных вод и ила, активный ил разрушает различ­ные соединения. Аэрировать сточные воды в аэротенках можно механическими и пневматическими методами. Чем мельче диспер­гирован воздух, тем больше поверхность контакта пузырьков воз­духа с водой, т. е. тем полнее насыщаются сточные воды кислоро­дом, необходимым для жизнедеятельности микроорганизмов. Ино­гда используют поверхностную аэрацию сточных вод, заключаю­щуюся в поверхностном разбрызгивании воды, откачиваемой из нижней части аэротенка. При пневматической аэрации часто вместо воздуха вводят кислород. Применение кислорода, с одной стороны, удорожает процесс биохимической очистки, сточных вод, а с другой - значительно интенсифицирует его, так как почти в два раза увеличивается концентрация активного ила и уменьша­ется время, необходимое для разложения микроорганизмами раз­личных веществ.

По схеме полной биохимической очистки сточных вод (рис. 111) сточная вода поступает в усреднитель 1 , снабженный решеткой для механической очистки вод от крупных частиц и различных предметов. Из усреднителя вода подается в песколовку 2 , пред­ставляющую собой цилиндроконический резервуар с тангенциаль­ным вводом воды. В песколовке осаждается зернистая фракция - песок. Слив песколовки поступает в первичный отстойник 3 , в ко­тором осаждается тонкозернистая фракция взвешенных частиц. Слив первичных отстойников совместно с возвратным илом пода­ется в аэротенки 4 с поперечным сечением прямоугольной формы, где с помощью микроорганизмов разлагаются различные органи­ческие и минеральные вещества. В аэротенках сточные воды аэри­руют сжатым воздухом. Из аэротенка сточную воду с активным илом направляют на отстаивание во вторичный отстойник 5 для улавливания активного ила. Слив вторичного отстойника поступа­ет в контактный резервуар 6, в который подают также жидкий хлор для обеззараживания сточных вод. Продолжительность кон­тактирования сточных вод с жидким хлором 15-20 мин. После контактирования с хлором сточные воды отстаивают в чане 7 . а затем подают в буферные пруды, в которых очищенная вода долж­на находиться не менее З сут.

Ил из вторичного отстойника откачивают насосами станции 8 в илоуплотнитель 9 . Часть ила - возврат - подают в аэротенк. Уплотненный ил и осадок первичного отстойника подают в метантенк 10 - герметически закрытый резервуар для брожения осадка без доступа кислорода. Осадок в метантенке интенсивно переме­шивается пропеллерной мешалкой. Интенсивность брожения осад­ка повышается при температуре 50-55 °С, поэтому в метантект из котельной 12 подают пар. При брожении 1 т осадка образуется около 10 м 3 газа. Газ, выделяемый в результате брожения и со­держащий 70-75 % метана и 20-25 % углекислого газа, сжига­ют в котельной. Из метантенка осадок подают на иловую площад­ку 11 с искусственным или естественным дренирующим основа­нием.

Дренажная вода иловых площадок перекачивается в первич­ный отстойник. На иловых площадках осадок обезвоживается до содержания 75-80 % твердого. После этого его можно использо­вать в качестве удобрений. Иногда осадок метантенков обезвожи­вают в фильтр-прессах типа ФПАКМ и в термических сушилках.

В биофильтрах окисление загрязнений сточной воды осуществ­ляется при ее фильтровании через наполнитель фильтра, на по­верхности которого растут и развиваются организмы биопленки. Биофильтры представляют собой сооружения чаще цилиндриче­ской формы, выполненные из бетона, железобетона или кирпича. Биофильтр заполняют фильтрующим материалом, состоящим из кусков размером 4-6 см. Материал должен быть шероховатым для лучшего удержания биопленки. Сточная вода в биофильтре создает условия для развития микроорганизмов, прикрепляющихся к фильтрующему материалу. При фильтровании сточных вод че­рез наполнитель фильтра биопленкой разлагаются различные со­единения сточных вод. Очищенные воды концентрируются на не­проницаемом для воды днище фильтра, откуда отводятся по дре­нажным трубам.

Биофильтры подразделяют на высоконагруженные и слабона-груженные или капельные. Высота высоконагруженного фильтра составляет 2-4 м, а капельного менее 2 м. В высоконагруженных фильтрах применяют искусственную вентиляцию сточных вод.

Производительность по очищаемой воде высоконагруженных и капельных биофильтров соответственно 10-30 и 0,5-3 м 3 /(м 2 ·сут).

Оптимальные условия работы биофильтров следующие: рН сточных вод 7-8; температура 18-25 °С; концентрация в сточных водах, элементов калия, азота и фосфора и взвешенных веществ не более 100 мг/л.

Сточные воды очищают биохимическими методами и в естественных условиях: на полях орошения и фильтрации и в биологи­ческих прудах. Поля орошения и фильтрации используют для очистки стоков сравнительно редко. Обычно для окончательной очистки и отстаивания сточные воды направляют в биологические пруды.

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.

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.

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.

Виды установок:

• 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.

Виды прудов:

• 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.