Биологическая очистка воды (сточных вод)

Биологическая очистка сточных вод важные особенности

В стоках содержатся вещества органического и неорганического происхождения, причем органических намного больше. И если от неорганических включений проще всего избавиться механическим способом, то для удаления органических примесей нужны другие методы. Одним из основных является биологическая очистка сточных вод. О его особенностях, разновидностях и технологиях вы узнаете в этой статье.

Проблема загрязнения окружающей среды

Вода – это жизнь, но потребляем мы ее чистую, а возвращаем грязную. Если стоки не очищать, то время «драгоценной влаги», описанное многими писателями-фантастами, наступит очень скоро. Природа может очищать воду самостоятельно, но данные процессы протекают очень медленно.

Количество людей увеличивается, объемы потребления воды также возрастают, поэтому проблем организованной и тщательной очистки стоков стоит особенно остро. Самой эффективной технологией очищения воды является именно биологическая.

Но, прежде чем рассматривать основные принципы ее работы, нужно разобраться с составом воды.

Состав бытовых сточных вод

В любом доме с водопроводом есть и канализация. Она обеспечивает нормальные процессы транспортировки стоков из квартир и домов к станциям очистки. В канализационных трубах течет обычная вода, но загрязненная. Примесей в ней всего лишь 1%, но именно он делает стоки непригодными для дальнейшего применения. Только после очистки воду можно будет повторно использовать для питья и в быту.

Точный состав сточных вод назвать нельзя, поскольку он зависит от места взятия специальной пробы, но даже в одном и том же месте количество и набор примесей могут различаться. Чаще всего в воде содержатся твердые частички, биологические примеси, неорганические включения.

С неорганикой все просто – ее удаляет даже самый простой фильтр, но с органикой вам придется побороться. Если ничего не делать, данные вещества начинают распадаться и образовывают гниющий осадок (отсюда – неприятный характерный «запах канализации»).

Причем гнить начинают не только разложившиеся органические вещества, но и вода.

Обратите внимание

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%.

Важно

Физико-химическая очистка предполагает применение таких методик как окисление, коагуляция, экстракция и так далее. Данные процессы позволяют удалять из воды неорганические включения и разрушать плохо окисляемые органические примеси. Самой популярной физико-химической методикой очистки является электролиз.

Биологическая очистка – процесс, основанный на применении специфических микроорганизмов и принципов их жизнедеятельности. Бактерии направленно воздействуют на специфические органические загрязнители, и происходит очистка воды.

Методы биологической очистки сточных вод и ее польза. Станции и сооружения биологической очистки сточных вод

К методам биологической очистки сточных вод относят аэротенки, биологические фильтры и так называемые биопруды. Каждый способ имеет свои особенности, о которых мы расскажем вам далее.

Аэротенки

Данная биологическая методика очистка предполагает взаимодействие очищенных предварительно механическим способом стоков и активного ила. Взаимодействие происходит в специальных емкостях – они состоят минимум их двух секций и оборудуются системами аэрации.

Активный ил содержит большое количество аэробных микроорганизмов, которые в соответствующих условиях выводят из стоков различные загрязнители. Ил – это сложная система биоценоза, в которой бактерии при условии регулярного поступления кислорода начинают поглощать органические примеси.

Биологическое очищение происходит постоянно при одном главном условии – в воду должен поступать воздух. Когда переработка органики завершается, уровень потребления кислорода (БПК) падает, и вода подается в следующие секции.

В других секциях в работу включаются бактерии-нитрификаторы, которые перерабатывают такой элемент как азот аммонийных солей с образование нитритов.

Данные процессы осуществляет одна часть микроорганизмов, другая же поедает нитриты с образованием нитратов. По завершении данного процесса очищаемые стоки подаются во вторичный отстойник.

Тут активный ил выпадает в осадок, а очищенная вода направляется в водоемы.

Биофильтры

Биофильтр – популярная среди владельцев загородных домов биологическая станция очистки. Она представляет собой компактное устройство, в состав которого входит резервуар с загрузочным материалом. В виде активной пленки в биофильтре находятся микроорганизмы, которые осуществляют те же процессы, что и в первом случае.

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.

Заключение

Биологические методы очистки стоков основаны на естественных процессах жизнедеятельности бактерий – гетеротрофных микроорганизмов. Они потребляют органические соединения, разлагая их на другие вещества, быстро размножаются и образовывают колонии, легко отделяемые от очищенной воды. Эффективность методики достаточно высокая, но как самостоятельный способ она не применяется.

Источник: http://global-aqua.ru/ochistka-stochnykh-vod/biologicheskaya-ochistka-stochnykh-vod.html

Биологическая очистка сточных вод: методы, сооружения, схемы

В современных условиях, человек для решения различных бытовых и производственных задач ежедневно использует огромные объёмы воды. В процессе применения она подвергается серьёзному загрязнению широкого перечня элементов и веществ, представляющих угрозу окружающей природе и самому человеку.

Биологическая очистка сточных вод — залог безопасности для жителей планеты

По этой причине, перед выведением воды в естественные водоёмы, почву или для повторного использования сточные воды проходят тщательную обработку. Важнейшим этапом такой обработки является биологическая очистка сточных вод. Что подразумевает собой эта процедура стоит разобрать подробно и детально.

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.
Читайте также:  Гидросфера подземная. строение и подземные воды.

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.

Совет

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.

Способы очистки сточных вод

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.

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

Принцип очищения сточных вод с помощью аэротенков

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.

На рисунке изображен биопруд

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.

Источник: https://vodospec.ru/stochnye-vody/biologicheskaya-ochistka-stochnyh-vod.html

Способы очистки сточных вод

Водопровод в современном доме является обязательным элементом комфорта. Однако водоснабжение обязательно сочетается с водоотведением. Его функционирование невозможно представить без канализации, т.е. отведения отходов. Стоки необходимо не только отвести, но и обезвредить, чтобы они не загрязняли окружающую среду.

При централизованном сборе стоков очищение выполняется на очистных сооружениях промышленного типа. При отсутствии централизованной канализации требуется создать автономную систему. Очистка сточных вод производится несколькими способами. Они дополняют друг друга и позволяют получить лучший результат.

К ним относится биологическая очистка сточных вод, механическое устранение загрязнений и физико-химические способы.

Что содержат стоки?

Загрязненную жидкость называют стоками. Загрязнения эти не естественные, а получены после применения ее для различных нужд. В некоторых случаях сюда же относят воду, стекающую после дождей или таяния снега.

Способы очищения и специальные устройства очень разнообразны. Чтобы выбрать наиболее эффективные, необходимо учесть специфику загрязнения конкретных стоков. Так эффективная очистка сточных вод от нефтепродуктов отличается от процессов устранения минеральных включений. Иногда требуется химическая очистка сточных вод, а в прочих случаях можно обойтись простыми решениями.

Загрязнения бывают трех основных видов:

  • Неорганические примеси, представленные частицами грунта, минеральными солями и прочими химическими веществами.
  • Органические включения представлены веществами, которые созданы растениями или животными. Сюда же включают нефтепродукты, разнообразные химические компоненты, относящиеся к органическим веществам.
  • Биологические загрязнения представлены микроорганизмами. Для них стоки являются средой обитания с большим количеством питательных веществ.

Если рассматривать состав реальных стоков, то практически во всех можно найти полный комплекс загрязнений всех трех видов. Отличаются стоки только их количеством и соотношением.

Но очистка производственных сточных вод существенно отличается от процессов обезвреживания бытовых отходов.

В таком случае требуется специальное оборудование для очистки сточных вод, специалисты его обслуживающие, в частности аппаратчик очистки сточных вод.

Методы очищения бытовых стоков

Методов очистки сточных вод разработано огромное количество. Они позволяют качественно избавиться от загрязнений. После максимального очищения жидкости она может использоваться в качестве технической.

Для устранения загрязнений из бытовых стоков обычно используют механические, физико-химические и биологические группы методов. Их же применяют для очистки ливневых сточных вод. В каждой группе собраны отличающиеся по характеру и особенностям способы.

Рассмотрим эти варианты более подробно.

Рис. 1 Система очистки сточных вод

Способы механического удаления загрязнений

Механические варианты чаще всего используют на начальных этапах. Очистные мероприятия в подобном случае направлены на отделение относительно крупных, нерастворимых включений.

Рис. 2 Сооружения механической очистки сточных вод

Механические методы очистки сточных вод представлены тремя вариантами. Они обычно выстраиваются в ряд последовательных этапов. В результате механическая очистка сточных вод оказывается более эффективной.

  1. Отстаивание или гравитационная чистка основывается на оседании тяжелых примесей и всплывании на поверхность легких. Отстаиванием удаляются песок, частицы грунта и прочие твердые включения, жиры, смолы, масла, нефть и нефтепродукты. Для избавления от песка и других минеральных компонентов используют отстойники песколовки. Характер песколовок для очистки сточных вод бывает разным. Существуют трубчатые, динамические и статические отстойники. При помощи отстаивания может быть выделено около восьмидесяти процентов примесей, которые способны осесть или подняться на поверхность. От общего количества нерастворенных компонентов это около шестидесяти процентов. Увеличить эффективность отстаивания помогают биокоагуляция, взвешенный фильтр и некоторые другие, которыми оснащают отстойники. Вне зависимости от эффективности отстойники являются обязательным компонентом каждой системы.
  2. Процеживание применяется для отделения относительно крупных включений, не оседающих и не поднимающихся вверх, т.к. их плотность приближается к плотности окружающей жидкости. Удалить их помогают сита и решетки.
  3. Фильтрование похоже на процеживание, но с его помощью удаляют частицы меньших размеров. Для этого процесса применяют мелкозернистые, пористые и тканевые фильтровальные материалы.
Читайте также:  Федеральный закон 294-фз о защите прав юридических лиц и предпринимателей

Применение физико-химических методов

Принцип физико химических методов очистки сточных вод основан на использовании химических соединений, физических законов и процессов. Выделяют следующие варианты физико химической очистки сточных вод:

  • Нейтрализация – устранение кислот и щелочей. Если имеются стоки и с кислой, и со щелочной реакцией, то их смешивают, в других случаях добавляют нейтрализующие вещества. Процесс добавления выполняет аппаратчик очистки сточных вод.
  • Окисление – еще один способ химической очистки воды. Используется для загрязнителей, которые не удаляются другими методами. Окислителями являются хлорная известь, перманганат калия, гипохлорит натрия.
  • Восстановление помогает избавиться от ртути, мышьяка и прочих легковосстановимых ионов. Для реакций восстановления применяют сульфат железа, гидросульфит натрия и прочие.
  • Коагуляция выполняется с добавлением специальных составов, которые переводят растворимые соединения в нерастворимую форму. Они выпадают хлопьями и легко отделяются.

Рис. 3 Применение коагулянта для очистки сточных вод

  • Ионообменный метод позволяет удалить ряд ионов, чаще всего кальций и магний, что уменьшает жесткость воды.
  • Флотация – способ удаления нефтепродуктов, относящийся к физикохимическим. В сточные воды подается воздух через распылители. Образуется большое количество пузырьков, на поверхность которых оседают нефтепродукты. Флотационный  метод максимально эффективен для устранения этих веществ. Если вещества прилипают не достаточно эффективно, то вводятся специальные реагенты. Существует флотация механическая и биологическая, пенная, напорная и пневматическая. Процессы регулирует аппаратчик очистки сточных вод, при необходимости добавляющий флокулянты.

Рис. 4 Схема вакуумной флотации

Биологические методы

Чаще всего очищение от бытовых и хозяйственных загрязнений осуществляется с применением биологических методик.

Биологические методы очистки сточных вод используют природные процессы разложения загрязнителей при помощи бактерий.

Для этого используют разные варианты специальных установок биологической очистки сточных вод: биофильтры, биопруды, аэротенки, биореактор из которых состоит система биологической очистки сточных вод.

Рис. 5 Схема сооружения биологической очистки сточных вод

Биофильтры для очистки сточных вод представляют слой крупнозернистого материала, на поверхности которого поселяются бактерии. При прокачивании стоков через наполнитель, бактерии используют загрязняющие вещества для собственного питания и освобождают жидкость от загрязнений.

Биопруды – специальные водоемы. Это еще один метод очистки сточных вод. В них загрязнения обезвреживаются естественным путем. Глубина прудов небольшая, не более одного метра. Благодаря этому вся толща хорошо обеспечивается кислородом и прогревается солнечными лучами. Иногда используются установки для дополнительной аэрации.

Рис. 6 Как выглядят аэротенки?

Аэротенки эффективно освобождают стоки от загрязнений, т.к. в них используется активный ил. Он находится в закрытых резервуарах, куда подаются стоки и кислород. Активный ил – это бактерии и одноклеточные организмы.

Они активно поглощают содержащиеся вещества и довольно быстро очищают воду до уровня технической. Такая станция биологической очистки сточных вод может устанавливаться на участке и обслуживать канализацию частного дома.

Биологическая очистка сточных вод одна из самых эффективных.

Рис. 7 Из чего состоит активный ил

Методика очистки канализационных вод для коттеджа

Принцип очистки хозяйственно бытовых сточных вод во многом отличается от технологической схемы очистки сточных вод промышленно технического характера. Используется следующая схема очистки сточных вод.

По трубам стоки отправляются в установку очистки сточных вод. Это конструкционный элемент, которым завершается автономная канализация. Там на них воздействуют различные процессы, снижающие концентрацию загрязнителей до приемлемого количества.

Начинается процесс очистки воды для коттеджа и для дома с самого простого процесса – отстаивания, устанавливают специальные отстойники. Это позволяет отделить вещества, отличающиеся по удельному весу. Они поднимаются вверх или опускаются вниз. Здесь нет отличия в технологии очистки сточных вод бытовых, ливневых или промышленных.

Далее выполняется второй этап – удаляются соединения, образующие раствор или взвесь. Для этого используется фильтрующий материал для механического фильтра или сорбционный фильтр.

Сорбционный фильтр позволяет удалять многие растворенные компоненты. В нем содержится пористый наполнитель, в порах которого и задерживаются загрязнения.

Чаще всего можно встретить сорбционный фильтр с угольным наполнителем, но существуют и другие варианты.

Далее подготовленная жидкость переходит в аэротенки, где воздействие оказывают бактерии. Аэротенки содержат активный ил, эффективно разлагающий загрязняющие вещества. Но есть установки биологической очистки воды, в которых выполняется анаэробная очистка сточных вод, т.е. без присутствия кислорода.

Нередко применяется биореактор – установка, в котором процессы происходят последовательно. Биореактор ускоряет все естественные процессы, а результат получается максимально качественным. Это получается из-за того, что биореактор включает специальные мембраны.

Рис. 8 Как выглядит биореактор

Обычно этих этапов вполне достаточно для освобождения от загрязнений бытовых стоков, которые поставляет канализация. Очищенный объем жидкости можно использовать для различных целей.

Обратите внимание

Для обезвреживания жидких бытовых отходов на приусадебных участках устанавливают септики и локальные станции. Септики представляют собой емкость, состоящую из одной или нескольких камер.

В них осуществляется осветление жидкости и первичное разложение загрязнений анаэробными бактериями.

После удаления части веществ отходы направляются на поля аэрации, где выполняется доочистка при помощи почвенных бактерий.

Локальные очистные станции отличаются тем, что из них не выходят недоочищенные стоки. Процесс завершается внутри и наружу сливается техническая вода. Помимо этапов осветления и обработки анаэробными бактериями, осуществляется разложение загрязнений активным илом, т.е. аэробные процессы. В результате загрязнения разлагаются более полно.

Советуем почитать: Способы очистки воды

Возможно вам также будет интересно почитать:Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

Источник: http://oburenie.ru/ochistka/stochnykh-vod.html

Методы очистки сточных вод: обзор основных способов

Сброс в окружающую среду бытовых и промышленных стоков без предварительной обработки повлек бы за собой настоящую экологическую катастрофу.

Поскольку химический состав отходов по мере развития технологий становится все более разнообразным и агрессивным, методы очистки сточных вод постоянно совершенствуются.

Классификация

Из-за большого разнообразия растворимых и нерастворимых загрязнителей в сточных водах создать универсальный способ их обезвреживания и удаления не представляется возможным.

Поэтому на очистных сооружениях применяют целый набор приемов, каждый из которых ориентирован на работу с той или иной группой веществ.

Все эти приемы можно разделить на несколько категорий:

  1. Механические.
  2. Химические.
  3. Биологические и биохимические.
  4. Физико-химические.

Каждая из перечисленных технологий очистки включает в себя несколько ступеней, требующих применения определенных технических устройств, химикатов и биологически активных препаратов.

Способы очистки сточных вод

Рассмотрим подробнее, как именно осуществляется обезвреживание сточных масс. Физико-химические  и другие методы очистки сточных вод смотрите ниже.

Химические методы очистки сточных вод

Основаны на применении химикатов, результатом чего становится один из трех процессов:

  1. Нейтрализация: данный метод призван обезвреживать кислоты и щелочи путем преобразования их в безопасные вещества. С такими загрязнителями приходится иметь дело при очистке стоков промышленных предприятий. Если в наличии имеются и кислотные, и щелочные стоки, их можно нейтрализовать путем простого смешивания. Для нейтрализации кислотных вод применяют щелочные отходы, едкий натр, соду, мел и известняк. Для реализации данного метода на предприятиях устанавливают фильтры и различные устройства.
  2. Окисление: окислению подвергают те виды загрязнений, которые невозможно обезвредить другими способами. В качестве окислителей применяют кислород, бихромат и перманганат калия, гипохлорит натрия и кальция, хлорную известь и другие реагенты.
  3. Восстановление: с помощью данного метода можно обезвредить соединения хрома, ртути, мышьяка и некоторых других элементов, которые являются легковосстанавливаемыми. В роли реагентов выступают диоксид серы, гидросульфит натрия, водород и сульфат железа.

Промышленная очистка воды

Обеззараживание очищенной воды осуществляют при помощи газообразного хлора или хлорной извести.

Биохимические

В рамках данной методики помимо химических реагентов применяют различные микроорганизмы, употребляющие органические загрязнения в качестве пищи. Очистные станции, работа которых основана на этом принципе, можно разделить на две группы:

  1. Работающие в естественных условиях: могут представлять собой водоемы (биопруды), либо «сухопутные» сооружения (поле орошения и поле фильтрации), в которых происходит почвенная доочистка стоков. Такие станции обладают низкой эффективностью, требуют больших площадей и сильно зависят от климатических факторов.
  2. Работающие в искусственных условиях: создавая искусственным путем более комфортные для микроорганизмов условия, результативность очистки удается значительно увеличить.

Сооружения, входящие в последнюю категорию, делятся на три типа:

  • аэротенки;
  • биофильтры;
  • аэрофильтры.

Анаэробная система очистки с последующей очисткой МБР

Биофильтр – это установка, в которой имеется фильтрующая засыпка из керамзита, шлака, гравия или аналогичного материала. Колонии микроорганизмов образуют на нем пленку.

Аэрофильтр устроен аналогичным образом, но в нем предусмотрена принудительная подача воздуха в фильтрующий слой. Это позволяет увеличить его мощность до 4-х м и сделать процессы окисления значительно более интенсивными.

В аэротенках полезная биомасса существует в виде активного ила, который с помощью различных механических устройств перемешивается с поступающими стоками в однородную массу.

Биологические

Для переработки сточных вод, содержащих только органические загрязнения, применяют биологический метод. От биохимического он отличается только отсутствием химикатов.

Наиболее производительными являются аэробные микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.

Если они работают в сооружении с искусственными условиями, либо в биопруду, в стоки приходится закачивать с помощью компрессора воздух. Менее затратными, но и менее производительными являются анаэробные бактерии, которые кислород не используют.

Чтобы поднять степень биологической фильтрации, переработанные стоки подвергают доочистке. В большинстве случаев для этого применяют многослойные песчаные фильтры или так называемые контактные осветлители. В редких случаях используют микрофильтры.

Если стоки содержат трудноокисляемые вещества, их можно отфильтровать с помощью активированного угля или другого сорбента, либо прибегнуть к химическому окислению, например, с помощью озона.

Важно

В ходе очистки биологическим методом вода избавляется от токсичных веществ, но насыщается фосфором и аммонийным азотом.

Читайте также:  Щиток для перенаправления потока выхлопных газов на ац

Если такую воду сбросить в естественный водоем, эти элементы спровоцируют «демографический взрыв» среди водорослей (фосфор в количестве 1 мг обеспечивает появление 115-ти мг биомассы), что нежелательно для экосистемы водоема.

Биологическая очистка воды на предприятии

Для удаления азота применяют два способа:

  1. Физико-химический: воду подвергают известкованию, за счет чего ее рН увеличивается до 10 – 11 единиц. Образующийся при этом аммиак выводят в градирнях при помощи отдувки воздухом.
  2. Биологический.

Биологический метод осуществляется поэтапно:

  • Сначала при помощи особых бактерий в аэротенке происходит нитрификация очищенной воды.
  • Далее жидкость поступает в герметично закрытую емкость – денитрификатор, где находящиеся без доступа воздуха бактерии разрушают молекулы нитритов и нитратов (выделяется молекулярный азот) путем отщепления от них необходимого для жизнедеятельности кислорода.

Для удаления фосфора в воду добавляют известь, а также соли алюминия или железа. Фосфор вступает в реакцию, в результате которой образуются выпадающие в осадок соединения.

Физико-химические методы очистки

В данную категорию входят следующие способы:

  1. Коагуляция: в стоки добавляют особые реагенты – так называемые коагулянты и флокулянты. Их действие сопровождается различными эффектами: растворимые загрязнители могут превратиться в нерастворимые хлопья, удаляемые путем процеживания; опасные компоненты распадаются на безопасные; реакция сточных масс меняется, например, с кислотной на нейтральную.
  2. Ионообменный метод: чаще всего применяется с целью умягчения воды. Суть метода состоит в замене «нежелательных» ионов (в случае умягчения – магния и кальция) «безобидными», например, натрия.
  3. Флотация: метод очистки сточных вод направлен на выделение нефтепродуктов. В сточные массы подается воздух, образующий множество пузырьков. Частички нефтепродуктов имеют свойство прилипать к таким пузырькам, вследствие чего они оказываются на поверхности в виде пены. Ее можно удалить посредством специальных скребков либо путем поднятия уровня воды – при этом пена сама стечет в приемный лоток.

Процесс физико-химической очистки воды

Если загрязнители не обладают достаточной «прилипчивостью», ее стимулируют путем введения специальных реагентов.

Существует несколько разновидностей флотации: напорная, механическая, биологическая, пенная, пневматическая.

Кроме указанных методов в рамках физико-химической очистки применяют обратный осмос, выпаривание, экстракцию и многое другое.

Механические и физические методы

Механическим способом избавляются от нерастворимых включений. В большинстве случаев эта стадия является предварительной и используется в сочетании с другими видами очистки. Данная методика включает три этапа.

Отстаивание

Также часто называют гравитационной очисткой. В ходе отстаивания примеси с большей, чем у воды, плотностью собираются на дне, а легкие – всплывают.

К последним относятся многие примеси, характерные для стоков промышленных предприятий: масла (отстойник называют маслоуловителем), жиры (жироловушки), нефть (нефтеловушки) и смолы (смолоуловители).

Ранее отдельные жироловушки применялись и для очистки бытовых стоков, но сегодня их функция возложена на особые устройства, которыми оснащаются отстойники.

Для удаления песка и других взвесей минеральной природы применяют особую разновидность отстойников — песколовки. Они могут быть трубчатыми, статическими и динамическими.

Гравитационный отстойник

В силу особенностей технологии гравитационным методом очистки удается выделить только 80% примесей, поддающихся такой обработке.

В среднем это количество составляет всего 60% от общего объема нерастворенных примесей.

Чтобы сделать отстаивание более эффективным, применяют такие методы, как осветление при помощи взвешенного фильтра, биокоагуляцию и преарэрацию (бывает с избыточным илом или без него).

Содержащий большое количество яиц гельминтов и болезнетворных бактерий осадок подвергают доочистке при помощи анаэробных микроорганизмов в септиках и метантенках.

Процеживание

Для отсеивания крупных взвешенных частиц (плотность почти равна плотности воды) стоки процеживают через установленные на их пути решетки и сита.

Фильтрование

Метод аналогичен процеживанию, но направлен на удаление примесей более мелких фракций.

Вместо сит применяют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры.

Существуют специальные устройства – микропроцеживатели, представляющие собой оснащенный сеткой барабан. Отсеянные примеси смываются в бункер-уловитель струей воды, бьющей из специальных форсунок.

Видео на тему

[sticky-ad id=13532]

Источник: https://aquacomm.ru/vodosnabzenie/metody-ochistki-stochnyx-vod.html

Биологическая очистка сточных вод

Значительную часть всех загрязнений в сточных водах составляют вещества органического происхождения. Основных «поставщиков» подобных отходов можно условно разделить на две группы.

  • К первой группе относятся жилищно-коммунальный сектор, крупные животноводческие комплексы, предприятия пищевой промышленности. В их сточных водах содержатся поверхностно-активные вещества (моющие средства), фекальные массы, животные и растительные жиры, растительные волокна, попадание которых в водоем приводит к ухудшению его санитарно-гигиенического состояния, активному размножению в нем сине-зеленых водорослей – «цветению воды», развитию патогенной микрофлоры.
  • Ко второй группе источников загрязнения воды органическими соединениями относятся предприятия нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной, кожевенной промышленности. Их стоки содержат различные нефтепродукты, альдегиды, фенолы, смолы и другие вредные химические вещества, что отрицательно сказывается на состоянии флоры и фауны водоемов, а в некоторых случаях может привести к гибели или сильному угнетению всего биоценоза.

Благодаря заложенным природой механизмам самоочистки, с небольшими количествами загрязнений органического происхождения естественный водоем в состоянии справиться самостоятельно.

Содействуют этому содержащиеся в природной воде и грунте бактерии и прочие микроорганизмы, способные перерабатывать сложные органические соединения в простые и безопасные.

Совет

Однако для очистки стоков крупного предприятия или целого района мегаполиса естественной концентрации содержащихся в природном водоеме микроорганизмов оказывается явно недостаточно.

Метод биологической очистки, в основе которого лежит использование способности некоторых микроорганизмов минерализовать органическую субстанцию, применяют и на очистных станциях. Для повышения продуктивности очистки стоков природный процесс разложения органических загрязнителей бактериями искусственно интенсифицируется.

Аэробные и анаэробные бактерии

Микроорганизмы, используемые для переработки сточных вод, разделяют на аэробные и анаэробные. Аэробные бактерии, как и большинство населяющих нашу планету организмов, могут существовать лишь в кислородсодержащей среде.

Под воздействием этих бактерий происходит полное расщепление органических соединений до воды и углекислого газа. Одновременно с окислением органики происходит синтез биомассы бактерий (до 60% от всей выделяемой при окислении энергии идет на прирост биомассы).

В общем виде биохимическое окисление органической субстанции в аэробных условиях может быть представлено следующим уравнением:

CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + биомасса бактерий

где CxHyOz – органическое соединение.

Для эффективного функционирования колоний аэробных бактерий требуется высокое содержание в воде кислорода, что в условиях очистных сооружений означает необходимость осуществления принудительной аэрации.

Анаэробные микроорганизмы обходятся без кислорода и отличаются значительно меньшим приростом биомассы (~8% от всей выделяемой энергии).

Бактерии этого типа способствуют бескислородному (анаэробному) брожению органической субстанции, а в процессе их жизнедеятельности образуется метан:

CxHyOz -> CH4 + CO2 + биомасса бактерий

Анаэробные методы очистки сточных вод применяют при высоких концентрациях органики, превышающих предельно допустимые для аэробных бактерий. А вот при низком содержании органических загрязнителей анаэробные микроорганизмы, напротив, малоэффективны, поэтому стоки, очищенные анаэробно, должны затем доочищаться в аэробных условиях.

Станции и сооружения биологической очистки сточных вод

С технической точки зрения существует несколько способов реализации биологической очистки стоков.

Аэробное окисление может осуществляться как в открытых водоемах (биологических прудах, полях фильтрации), так и на биофильтрах или в аэротенках. Анаэробное сбраживание проводят в метантенках.

Выбор типа очистного сооружения осуществляется с учетом объема сточных вод, состава и концентрации в них загрязнений, а также климатических и гидрогеологических условий.

Биологические пруды – открытые водоемы, заселенные штаммами водных аэробных бактерий. Как правило, пруды используют для доочистки воды в комплексе с другими очистными сооружениями.

Обратите внимание

Биологические пруды могут быть как с естественной, так и с искусственной аэрацией. Эксплуатация последних, естественно, обходится дороже, но зато они позволяют сократить время очистки с 30-60 до 2-3 дней.

Для обеспечения эффективной естественной аэрации требуется малая глубина водоема и большое количество в нем водорослей, насыщающих воду кислородом.

Поля фильтрации – специальные участки, отведенные для сброса сточных вод и заселенные штаммами почвенных аэробных микроорганизмов, которые окисляют присутствующие в воде органические загрязнители.

Наиболее интенсивно окисление происходит в верхних слоях почвы, благодаря свободному доступу к ним кислорода.

Если очищенные подобным образом стоки используют для орошения сельхозугодий, такие участки называются полями орошения.

Естественно, для применения открытых систем биоочистки сточных вод существует ряд ограничений. Во-первых, в местах расположения биологических прудов и полей фильтрации не должно быть близкого залегания грунтовых вод, чтобы не произошло их загрязнения недоочищенными стоками.

Во-вторых, использовать открытые системы можно лишь в летний период. При температурах ниже 100C активность микроорганизмов существенно снижается, и их состояние становится близким к анабиотическому.

Для всесезонной очистки сточных вод требуются искусственные сооружения, позволяющие в любое время года поддерживать необходимую температуру, концентрацию в воде кислорода и т.д.

В биофильтрах подлежащие очистке стоки пропускаются через слой крупнозернистого материала (керамзита, шлака, гравия и др.), поверхность частиц которого заселена колониями аэробных бактерий.

Важно

Присутствующие в воде примеси улавливаются микроорганизмами и подвергаются ими биохимическому окислению. Таким образом, при использовании биофильтров искусственно воссоздаются условия очистки воды на почве, т.е.

на полях фильтрации.

Наиболее эффективным и высокопродуктивным способом биологической очистки сточных вод является применение аэротенков – огромных резервуаров, заполняемых подлежащей очистке водой.

Аэробные бактерии, живущие на хлопьях активного ила, в благоприятных условиях избытка питательной среды и кислорода, нагнетаемого внутрь аэротенка барботирующими устройствами, активно размножаются и перерабатывают присутствующую органику.

Метантенки в техническом плане гораздо проще. Как правило, это обычные железобетонные септики, в которых под действие штаммов анаэробных бактерий происходит процесс брожения органики.

Благодаря тому, что анаэробные микроорганизмы обходятся без кислорода и производят малое количество биомассы, отпадает необходимость в искусственной аэрации и частой очистке тенка от избытков ила, что существенно снижает расходы на эксплуатацию очистного сооружения.

Основной недостаток метантенков заключается в том, что в результате анаэробного брожения происходит выделение метана, и, следовательно, требуется осуществление контроля за содержанием газа – при больших объемах перерабатываемых сточных вод и плохом воздухоотведении это может быть небезопасно для обслуживающего очистное сооружение персонала.

Видео по теме

На приведенном видео представлена система биологической очистки:

Биологические методы достаточно эффективны для очистки сточных вод от органических загрязнений.

Однако добиться действительно хорошего результата и получить на выходе относительно чистую воду позволяет лишь комплексное применение различных методов.

До попадания в систему биоочистки сточные воды должны подвергаться механической очистке, а после нее – дезинфекции и обеззараживанию (хлорированию, воздействию ультразвука, электролизу, озонированию и т.д.).

Совет

Следует также заметить, что возможности бактерий не безграничны. Они могут очистить воду от незначительных примесей органики, но справиться с органическими соединениями, лишь слегка разбавленными водой, они не в состоянии. Для каждого загрязняющего вещества есть некоторая пороговая концентрация, превышение которой приводит к гибели микроорганизмов.

Источник: http://vododelo.ru/ochistka-vody/sv/biologicheskaya-ochistka-stochnyh-vod.html

Ссылка на основную публикацию