Обработка и утилизация осадков сточных вод

Все мы принимаем ванну, используя косметические средства, моем посуду, применяя специальные жироразлагающие жидкости, используем уборные. Вся эта деятельность связана с водой, которая смывается и течёт по стокам. Ещё больше химии и вредных веществ выбрасывают предприятия. Ежедневно тонны сточных вод текут из домов и заводов, городских улиц и канализаций. Если бы не производились обработка и утилизация осадков сточных вод, людям пришлось бы столкнуться с экологической катастрофой.

Рассмотрим проблему подробнее и разберёмся, как её решают современными методами.

  1. Что такое осадки стоков?
  2. Классификация сточных вод (СВ)
  3. Производственные
  4. СВ, производимые вспомогательными системами
  5. ОСВ, производимые обслуживающими и подсобными цехами
  6. Как осуществляют утилизацию осадков сточных вод?
  7. Этапы и особенности очистки стоков производства
  8. Процесс первичной обработки
  9. Процедура биологической обработки
  10. Процесс третичной очистки
  11. Процесс обработки осадка
  12. Процедура устранения запаха
  13. Этапы утилизации стоков промышленного производства
  14. Общая утилизационная система
  15. Выведение сточных вод промышленности в канализацию
  16. Системы очистки стоков производства
  17. Сточные воды черной металлургии
  18. ОСВ целлюлозно-бумажного производства
  19. Стоки нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности
  20. Утилизация осадков сточных вод: применяемые технологии
  21. Пиролиз
  22. Сжигание
  23. Утилизация с целью получения удобрений
  24. Депонирование
  25. Применение шлака
  26. Кому нужна такая процедура?
  27. Заключение

Что такое осадки стоков?

Жидкие стоки, содержащие нейтральные вещества и твёрдые загрязнители, скапливающиеся в канализационных системах, это и есть сточные воды. Степень их загрязнения составляет около 10% от общего объёма.

Вне зависимости от природы стоков, все они должны пройти обработку с целью обеззараживания. Прежде чем попасть в окружающую среду и соединиться с природными водами, они должны подвергнуться очистке не менее, чем на 95-98%.

Важно: В процессе очистки и отстаивания водных стоков образуются осадки сточных вод (ОСВ) – твёрдые элементы и вещества.

В зависимости от степени загрязнённости ОСВ могут составлять 0,5-10% от очищаемой жидкости.

В состав осадков входят:

  1. Отложения с жидкой консистенцией. В данной части обязательно присутствуют яйца червей-паразитов, грибки, вирусы и бактерии.
  2. ОСВ твёрдой консистенции, на 15-20% состоящие из почвенных питательных компонентов, а также из органических элементов – углеводов, белков и жиров.

Классификация сточных вод (СВ)

К СВ применяют различные виды классификации. По концентрации сточные образования подразделяют на 3 группы:

Рассматривая осадочные образования с точки зрения источника их поступления, следует применять другую классификацию:

Коагулянты склеивают и сгущают жидкости, флокулянты провоцируют образование рыхлых хлопьевидных агрегатов. ОСВ, получаемым из первичных отстойников, песколовок и решёток, характерна неизмельчённая структура. Осадки, поступающие из прочих блоков очистки, измельчённые.

Важно: Есть 2 основных направления применения осадков сточных вод – сырьё для выработки тепла в процессе сжигания и органоминеральное удобрение.

Большое количество воды использует промышленность. Сточные воды, полученные в результате производственного процесса, утрачивают свои первоначальные свойства и не могут без соответствующей обработки использоваться вторично. СВ производства загрязнены:

Данная категория сточных отложений бывает 3-х видов:

Остановимся подробнее на особенностях каждого вида.

Производственные

Эта категория создаётся в результате непосредственно производственного процесса. Так как водный поток не прекращает движения, на предприятиях ведётся систематический учёт ПСВ.

Наиболее часто встречающиеся виды стоков:

СВ, производимые вспомогательными системами

Данная категория не представляет опасности для природы, так как не содержит в составе токсичных веществ. Категорию получают в результате функционирования дополнительных зданий промышленного предприятия. К виду относятся:

ОСВ, производимые обслуживающими и подсобными цехами

Данный вид стоков образуют административно-хозяйственные строения, склады, подсобные помещения. Потенциально загрязняющими СВ являются электроцеха и ремонтно-механические цеха.

Как осуществляют утилизацию осадков сточных вод?

ОСВ очищаются по пути следования в природную среду. На крупных предприятиях процесс отстаивания с целью отделения грязного слоя происходит на месте производства. Продуктами отстаивания могут быть:

Осевший материал перевозят в места дальнейшего обезвреживания – заводы по переработке отходов. Очищенные воды направляются в свою естественную среду.

Этапы и особенности очистки стоков производства

Чтобы сделать утилизацию максимально безопасной, сточные воды подвергаются предварительной очистке в специальных сооружениях. Конструкция сооружений зависит от характеристик производства. Процесс очистки включает несколько этапов.

Процесс первичной обработки

Есть несколько проверенных первичных способов очистки промышленных стоков:

Для каждого предприятия подбирается оптимальный метод обработки. Если в сливаемой жидкости нет опасных примесей, первичную обработку не осуществляют.

Процедура биологической обработки

Применяются различные методики биообработки. Выбор зависит от отсутствия или наличия факторов:

Наиболее часто применяемым методом является использование биопленки либо активного ила. Вещества содержат микроорганизмы, которые нейтрализуют опасные элементы.

Процесс третичной очистки

Данная процедура осуществляется с целью улучшения качества вод перед тем, как они будут слиты в естественную среду. Данная мера применяется тогда, когда показатели качества жидкости не дотягивают до норм ПДК.

Часто на производстве метод третичного очищения применяется для повторного использования сточных вод в механизмах пожаротушения, системах охлаждения, цехах.

Процесс обработки осадка

Важным моментом является снижение количества осадка. Для этого предпринимают такие действия:

Процедура устранения запаха

В среду жидкость, подвергаемая переработке, должна попасть без запаха. Его наличие или отсутствие зависит от характеристик производственного процесса. Большая часть компонентов, обладающих неприятными запахами, нейтрализуется ещё на этапе первичной обработки.

Причиной неприятных запахов служит деятельность микроорганизмов, которые используются для биологической очистки. В данном случае применяется одна из проверенных методик устранения запахов:

Этапы утилизации стоков промышленного производства

В регионах, где функционирует сразу несколько промышленных предприятий, особенно остро стоит вопрос утилизации ПСВ. Для его решения на производствах устанавливаются специальные очищающие сточные воды установки.

Общая утилизационная система

Основным способом утилизации ОСВ является слив жидких отходов в ближайшие водоёмы. Этот способ хорош только в том случае, если была произведена предварительная очистка сливаемого материала. Если нет, природе наносится серьёзный урон.

Неправильная, противоречащая законодательству и санитарным нормам утилизация ведёт к тому, что страдают и другие хозяйственные отрасли – аграрная, рыболовная и т. п. Гибнут рыба и животные, люди страдают различными заболеваниями.

Выведение сточных вод промышленности в канализацию

При условии соответствия правилам приёмки сточных вод производства стоки предприятий могут поступать в городские канализационные системы.

При нарушении данного правила начнётся ухудшение экологической ситуации, которая и так находится в плачевном состоянии. Чтобы не ухудшить экологию, СВ проходят этапы очистки.

Системы очистки стоков производства

В зависимости от специфических особенностей предприятия применяются различные методики очистки сточных вод. Наиболее популярными являются методы применения:

Современные промышленные предприятия сооружают установки многоступенчатой очистки, что позволяет на выходе получать совершенно безопасную воду, пригодную для вторичного применения.

Сточные воды черной металлургии

Коксохимические, железорудные и металлургические производства образуют большое количество отходов. Источниками загрязнённых сточных вод преимущественно являются доменные, травильные и сталеплавильные цеха.

Если слить неочищенные жидкие отходы в водоёмы, на дне будут собираться опасные отложения, вызывающие вторичное загрязнение. Последнее связано с тем, что вода разносит отходы на большие расстояния. Это приводит к нарушению естественного процесса самоочистки.

ОСВ целлюлозно-бумажного производства

Целлюлозно-бумажная промышленность потребляет на выпуск 1 тонны продукции 350 кубометров жидкости. Этот показатель может достигать 600 кубометров. Прошедшие производственный процесс сточные воды содержат:

Наиболее эффективным методом утилизации является потоковое канализование. СВ разделяются на несколько индивидуально очищаемых потоков. Также отходы подвергают предварительной механической чистке с целью извлечения загрязняющих частиц. Далее сточные воды проходят биологическую обработку для нейтрализации опасных элементов.

Стоки нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности

Главная опасность, представляемая данными видами производства – нефтяная плёнка, которая образуется в водоёмах в случае сброса сточных вод. Плёнка не только обладает неприятным запахом, но и может поразить всё живое на больших площадях. Если концентрация достигает показателя 2000 мг/л, погибает рыба.

Чтобы избежать экологической катастрофы, на производствах проводится комплекс санитарно-технических и технологических мероприятий. В результате, сливы, прежде чем попасть в естественную среду, очищаются от всех видов загрязнений.

Утилизация осадков сточных вод: применяемые технологии

На сегодняшний день применяется несколько методик утилизации ОСВ и ПСВ. Это:

Все перечисленные варианты имеют как достоинства, так и недостатки. Некоторые позволяют вторично использовать утилизируемое сырьё. Это самые прогрессивные и перспективные методы.

Остановимся отдельно на каждом из перечисленных способов.

Пиролиз

За данным способом будущее, так как он исключает попадание в окружающую среду вредных компонентов. Пиролиз направлен на обработку исключительно органических компонентов. В основе метода — разложение под воздействием температур до +700°C. Кислород в процессе не участвует.

В результате переработки получают:

Полукокс обрабатывают дальше методом газификации и в результате получают горючий газ. Органика уходит вместе с газом. При помощи газификации получают оксиды металлов, представляющие собой очищенный шлак, который можно использовать вторично.

Сжигание

У данного метода долгая история, так как он относится к самым традиционным и давним. Процесс осуществляется по такому алгоритму:

  1. Активируется факел из горячего песка.
  2. Отходы располагаются над воздушным потоком.
  3. Осадки проводятся через факел.
  4. Происходит сжигание, в результате которого образуется газ.
  5. Газ очищается.

Первые утилизационные заводы с описанным циклом были открыты в 80-х гг. в Европе, США и Японии. В 90-е годы строительство заводов начали приостанавливать, так как было выявлено отрицательное влияние метода на природу.

Утилизация с целью получения удобрений

Жидкие отходы некоторых производств относятся к 4-му классу опасности, потому их разрешают утилизировать для получения удобрений.

Сказанное не относится к сточным водам, которые содержат токсичные компоненты и тяжёлые металлы. Разрешённая для применения в качестве удобрений концентрация опасных веществ устанавливается нормативными актами.

Важно: Фермы Западной Европы, пропагандирующие выращивание экологически чистой продукции, отказались от использования удобрений из ОСВ.

Депонирование

Утилизация данным методом осуществляется на иловых площадках. Этот путь применяют для обезвреживания 90% сточных вод.

У методики есть существенный недостаток – выделяемые в процессе испарения (биогаз) загрязняют атмосферу. Нежелательно попадание испарений в грунт. Это приводит к зашлаковыванию водоёмов и грунтовых вод.

Применение шлака

Шлак, который получают в процессе утилизации сточных вод, используется вторично. Он востребован при ремонте дорог и строительстве. Есть несколько вариантов его вторичного использования:

Последнее достигается путём смешения шлака с цементом и запуска процесса вибропрессовки. Получают качественную плитку различных расцветок толщиной 10 см.

Кому нужна такая процедура?

Первым делом очистка сточных вод необходима предприятиям, которые используют воду для осуществления технологических процессов. Необходима процедура и всему человечеству, потому что от её качества зависит, каким воздухом мы будем дышать, какую воду пить, и какую пищу употреблять.

Предприятия, занимающиеся утилизацией ОСВ, необходимы физическим и юридическим лицам, коммунальным хозяйствам, автомойкам, а также предприятиям лёгкой и тяжёлой промышленности.

Заключение

Современная утилизация вышла на новый уровень. В наши дни учёные и экологи работают над тем, чтобы найти максимально эффективные способы переработки отходов.

Чем больше в государстве применяется вторичное сырьё, тем здоровее и счастливее его граждане. От качества решения экологических проблем зависит качество жизни будущих поколений.

Биологическая очистка сточных вод

  1. Что это такое?
  2. Основные методы
    • Естественные
    • Искусственные
  3. Какие системы используются?
  4. Технологическая схема
  5. Особенности доочистки

Заводы, фабрики и многие другие производственные учреждения одной из первейших задач считают очистку стока. Без очищения сточные воды давно загрязнили бы водоёмы на Земле до такой степени, что люди оказались бы на грани выживания. При этом особое внимание уделяется биологической очистке.

Что это такое?

Биологическая очистка сточных вод – многостадийная процедура удаления из отработанного стока потенциально опасных веществ, реагентов путём их разложения посредством специально выращенных бактерий и иных простейших (одноклеточных) организмов. Биодоочистка – этап, сменяющий на всём процессе очистки стоков механический и физико-химический способы.

Принцип действия – расщепление органики на простейшие газы. Это углекислый газ, водород, окиси азота, аммиак, сероводород. Органические – преимущественно метан, могут встречаться и метанол, уксусная кислота и ацетон. Органические вещества – жиры, углеводы, неразложившиеся белки – исходный реагент, источник питания (а с ним и энергии) для микроорганизмов, применяемых в качестве септических одноклеточных культур.

В стоке имеется приличное количество аминокислот, нитратов, возможно, аммиак, как уже говорилось. Азот, получаемый из данных реагентов, является элементом жизнедеятельности одноклеточных организмов. Помимо азота, из органики бактерии и простейшие выделяют фосфор и калий.

При повышенном содержании азота, фосфора и калия в сточной воде работа микроорганизмов ускоряется. Результат – более тщательная очистка.

Основные методы

В натуральных (без участия процессов, созданных человеком), небольших по объёму стоках малая концентрация выбросов, которые самоуничтожатся со временем. Значительный уровень развития разнообразных отраслей человеческой деятельности оперирует объёмом сточных вод, на порядок превосходящим тот, что население Земли создавало в древние века или в доисторическую эпоху. Есть несколько видов очистки стоков: механический, физико-химический и биологический.

Механический метод подразумевает установку в системе решётки, сита, фильтров. Например, решётка и сито отлавливают крупный мусор и крупнофракционный песок. Песколовка – специальный резервуар, в котором мелкий песок осаждается на дно. Фильтр способен задержать глину (глинистая и илистая взвесь отстаивается не один час), ржавчину, нерастворимые соли. Малорастворимые соли удаляются частично.

Одним из физико-химических подвидов является жироловка. Масла и жиры легче воды – они скапливаются на поверхности, а очищенная от этих капелек вода опускается ниже. Чтобы удалить из сточной воды растворимые соли и часть органики, в сточную воду добавляют реактивы – те вступают в реакцию с данными примесями, формируя нерастворимый осадок. Например, для превращения закиси железа, растворимой в воде, производится её доокисление (в воду подаётся воздух или кислород). Закисное железо превращается в ржавчину и выпадает в осадок или отфильтровывается. Физико-химический способ также предполагает длительное отстаивание сточных вод – из них удаляются все нерастворимые реагенты и жировая плёнка.

Для физико-химического метода также характерен электролиз: проводящие ток соли, кислоты и щёлочи, возможно, содержащиеся в стоке, вступают в реакцию с металлами электродных сеток. Они превращаются в нерастворимые соли и выпадают на дно либо всплывают вверх.

Наконец, биоочистка воды – избирательная реакция одноклеточных на определённые загрязнители. Например, генно-модифицированные бациллы, являющиеся своего рода одноклеточными экстремофилами, разлагают кал и мочу на более простые составляющие.

Естественные

Для очистки стока естественным путём применяют натуральные процессы, происходящие в воде, грунте, растениях. Загрязняющие реагенты связываются ими, превращаются сначала в минералы, а затем в другие, более безвредные их аналоги или переносятся.

В качестве примера – переработка нефти в океанической среде, содержащей всё многообразие одноклеточных культур, известных человеку. Суть процесса сводится к следующему: случайно разлитая нефть со временем разлагается, превращаясь в летучие и газообразные углеводороды. Недостаток – парниковый эффект, создающий повышение среднегодовой температуры на 20 лет: метан разлагается в десятки раз медленнее, чем, скажем, углекислый газ превращается растениями в кислород.

Искусственные

То, с чем не справилась природа, или аналогичный природный процесс занял бы тысячи, миллионы лет, подвергается переработке при помощи технологий и аппаратов, созданных людьми. Задача – ввести в сточную воду специально выращенные микроорганизмы, перерабатывающие жидкие отходы с доступом или без доступа кислорода. Для них поддерживаются оптимальная температура и давление, близкое к земному атмосферному.

Какие системы используются?

Для чёткой классификации биоочистные системы используют отличные друг от друга методы очистки. Специалисты выделили несколько видов, каждый из которых выбирается для отдельно взятого случая.

Аэробная

Способ аэробной биоочистки подразумевает наличие микробов и простейших, погибающих в полностью бескислородной среде. Реактор, выполненный в виде аэротенка, представлен как бетонная или металлическая горизонтальная бочка объёмом в тонну и более. Поблизости над её дном вставлены вкладыши из полимеров, являющихся биологической основой для аэробных микрокультур.

По дну изнутри бочки проходят трубы с дырочками, поставляющие в аэротенк нагнетаемый извне воздух. Получив доступ к кислороду из атмосферного воздуха, микроорганизмы растут и активно делятся, их численность растёт в геометрической прогрессии.

Окисление органических остатков приводит к выделению значительной энергии, часть которой превращается в тепло.

Чтобы биореактор не перегрелся (при температуре выше 45 градусов большая часть микроорганизмов начинает вымирать), электронное оборудование, в частности, датчики температуры, отслеживают состояние аэротенка, и при необходимости задействуется система охлаждения ёмкости. Мини-версия аэротенка подходит для септика возле загородного дома.

Анаэробная

От аэротенка метантенк отличается герметичностью – в него не подаётся воздух. Эффект основан на том факте, что используемым здесь одноклеточным организмам для размножения и развития не нужен воздух, доступ к кислороду. Температуру регулировать необязательно – процесс разложения отходов осуществляется без особого контроля условий, ведь энергия (тепло) не выделяется. Стоит метантенк заметно ниже аэротенка. Недостаток – значительное производство метана: несмотря на то что этот газ легче воздуха, стремится подняться и улетучиться через щели, в помещениях предусмотрена система пожарной сигнализации. Содержание 10% метана в воздухе способно привести к взрыву от малейшей искры.

Читайте также:  Вьющиеся цветы для балкона солнечная сторона

Станция биоочистки

Станция биологической очистки стоков представляет собой конструкцию из 4-х отсеков. Каждый из этих блоков системы очищает сток посредством активного ила и кислорода. При прогоне сточных вод через данные отсеки уровень очистки достигает 98%. Сток, очищенный настолько, применяют для полива сельскохозяйственных культур. Невзирая на заметное количество ячеек, станция проста в установке. Она не такая большая в размере, как аэротенк, нередко занимающий объём, сравнимый с железнодорожной цистерной. Станция биоочистки работает без откачивания сточных вод, но промывания отсеков при помощи моющей установки высокого давления владельцу не избежать. Нужная модель станции биоочистки подбирается по пропускной способности установки, без которой эффективная работа владельца невозможна. Недостаток – высокая стоимость, которая может достигать миллиона рублей.

Биореактор с мембранами

В основе работы данной установки лежит биохимическая и мембранная очистка стока. Иначе говоря, мембранный биореактор обладает способностью фильтровать сток на микроскопической и аэробной стадии. Мембрана очищает сточные воды от загрязнений с повышенной избирательностью. В качестве мембран используют трубчатые, половолоконные и на основе плоской рамки. Мембранный очиститель применяют как на предварительной, так и на завершающей стадии очистки.

Предварительное очищение сточной воды используется до стадии очистки, запускаемой в режиме нанофильтрации и обратного осмоса, когда требуется удалить из воды все соли.

Биофильтр

Часто встречающаяся составляющая в дачном туалете или септике загородного дома. Биологический фильтр – небольших габаритов ёмкость, в которую помещены очищающие материалы. Аэробные бактерии принимают вид активной плёнки и участвуют в биоочистке сточных вод. Фильтрация в биофильтре представлена капельной и двухстадийной системами. Первая выделяется лишь хорошим качеством, вторая обладает вдобавок и улучшенной пропускной способностью.

В состав биофильтра входят корпус, система распределения сточных вод по поверхности устройства и система подачи воздуха. По своему принципу работы биофильтр похож на аэротенк: установка задерживает крупные нерастворимые включения, далее в ход идут аэробные микробы. В биофильтр подаётся воздух, обогащающий среду кислородом. В капельных устройствах сточные воды поступают не непрерывным потоком, а небольшими порциями. Подавать кислород в установку принудительно нет смысла – воздух доходит до аэробных микроорганизмов через приоткрытые пространства в ёмкости.

Биопруд

В биопрудах сточная вода освобождается от вредных и ненужных компонентов. Данный водоём занимает на порядок большее пространство, чем любая из вышеперечисленных установок. Достоинство способа – низкие издержки на содержание и обслуживание после обустройства такого водоёма. Недостаток – глубина более метра не позволит в полной мере отстоять, очистить воду. Малая глубина позволяет быстро прогреть воду в погожие дни межсезонья – микробы раньше и быстрее приступают к биоочистке.

Аэробные бактерии и простейшие при снижении температуры воды ниже +6 градусов Цельсия заметно тормозят свою жизнедеятельность. Вода, замерзая, перестаёт очищаться за счёт полной остановки работы микроорганизмов.

Биопруд относится к разбавленным – водоём перемешивается с речной водой за счёт сообщающего канала, проложенного от реки. В многостадийном биопруде без разбавления сточные воды перетекают в водоём лишь после тщательного отстаивания. Несколько биологических прудов может быть соединено таким образом, что вода из предыдущего устремляется в ближайший последующий вниз по течению. Очистка стоков в первом случае займёт полмесяца, во втором – примерно вдвое больше времени.

Технологическая схема

Биореактором не ограничивается любая схема биоочистки стока. Это лишь один из способов избавить воду от вредных примесей. Общая схема аэробного очистного сооружения включает в себя несколько компонентов.

Для анаэробной установки характерна другая схема.

Анаэробная очистка происходит и в условиях наглухо закрытой выгребной ямы. Если речь об аэробном отстойнике, для предотвращения доступа посторонних вокруг него ставят ограждения, и водоём становится своего рода водоохранной зоной.

Особенности доочистки

Полностью очищенная сточная вода используется для полива сельхозкультур либо сбрасывается дальше в рыбхозводоёмы, ближайшую реку. Если бытовая химия, изначально поступающая в сток предприятия или домохозяйств, не была полностью удалена, недоочищенная вода опасна, сбрасывать её в реки запрещено. Для этого и нужна доочистка сточных вод. Она заключается в нескольких действиях:

Глубокое очищение предполагает использование биореакторов с более заглубленными очищающими средами. В качестве примера – денитрификация (полное удаление азотсодержащих включений из стока). В зависимости от реальной ситуации существующая система биоочистки реконструируется.

Биоочистка сточных вод – наиболее выгодное решение по сравнению с другими способами очистки. Она не требует редких компонентов и материалов. Желающие могут соорудить такую станцию самостоятельно, используя очищающие материалы, имеющиеся в свободной продаже.

Биологическая очистка сточных вод

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

Проблема загрязнения окружающей среды

Вода – это жизнь, но потребляем мы ее чистую, а возвращаем грязную. Если стоки не очищать, то время «драгоценной влаги», описанное многими писателями-фантастами, наступит очень скоро. Природа может очищать воду самостоятельно, но данные процессы протекают очень медленно. Количество людей увеличивается, объемы потребления воды также возрастают, поэтому проблем организованной и тщательной очистки стоков стоит особенно остро. Самой эффективной технологией очищения воды является именно биологическая. Но, прежде чем рассматривать основные принципы ее работы, нужно разобраться с составом воды.

Состав бытовых сточных вод

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

Точный состав сточных вод назвать нельзя, поскольку он зависит от места взятия специальной пробы, но даже в одном и том же месте количество и набор примесей могут различаться. Чаще всего в воде содержатся твердые частички, биологические примеси, неорганические включения. С неорганикой все просто – ее удаляет даже самый простой фильтр, но с органикой вам придется побороться. Если ничего не делать, данные вещества начинают распадаться и образовывают гниющий осадок (отсюда – неприятный характерный «запах канализации»). Причем гнить начинают не только разложившиеся органические вещества, но и вода.

Если в двух словах, то в состав стоков входят жиры, ПАВы, фосфаты, хлоридные и азотные соединения, нефтепродукты, сульфаты. Самостоятельно из воды они исчезнуть не могут – нужна комплексная очистка. Особенно остро проблема стоит в тех домах, в которых проведена автономная система водоотведения и водоснабжения, ведь на каждом участке есть и выгребная яма, и скважина на воду. Если стоки не очищать, они могут попасть в кран – и ситуация станет опасной для жизни.

Методы очистки бытовых и промышленных стоков

Сточные воды могут самоочищаться в природных условиях, но только если их объем небольшой. Поскольку промышленная отрасль сегодня развита высоко, объемы стоков на выходе образуются значительные. И чтобы получить чистую воду, человек должен решить вопрос с нечистотами – то есть их очисткой. Всего существует несколько методов очищения стоков – это механический, химический, физико-химический и биологический. Рассмотрим подробнее особенности каждого из них.

Механическая очистка предполагает применение таких методик как фильтрация и отстаивание. Основные инструменты – решетки, сита, фильтры, ловушки и уловители. Когда вода проходит первичную очистку, она попадает в отстойник – емкость, предназначенную для отстаивания стоков с образование осадка. Механическая очистка используется в большинстве современных систем, но редко как самостоятельный способ. А все дело в том, что она не подходит для удаления химических компонентов и органических примесей.

Химическая очистка проводится с применением реагентов – особых химических веществ, которые вступают в реакцию с примесями, содержащимися в воде, и образовывают нерастворимый осадок. В результате содержание растворимых взвесей снижается на 25%, а нерастворимых на 95%.

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

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

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

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

Аэротенки

Данная биологическая методика очистка предполагает взаимодействие очищенных предварительно механическим способом стоков и активного ила. Взаимодействие происходит в специальных емкостях – они состоят минимум их двух секций и оборудуются системами аэрации. Активный ил содержит большое количество аэробных микроорганизмов, которые в соответствующих условиях выводят из стоков различные загрязнители. Ил – это сложная система биоценоза, в которой бактерии при условии регулярного поступления кислорода начинают поглощать органические примеси. Биологическое очищение происходит постоянно при одном главном условии – в воду должен поступать воздух. Когда переработка органики завершается, уровень потребления кислорода (БПК) падает, и вода подается в следующие секции.

В других секциях в работу включаются бактерии-нитрификаторы, которые перерабатывают такой элемент как азот аммонийных солей с образование нитритов. Данные процессы осуществляет одна часть микроорганизмов, другая же поедает нитриты с образованием нитратов. По завершении данного процесса очищаемые стоки подаются во вторичный отстойник. Тут активный ил выпадает в осадок, а очищенная вода направляется в водоемы.

Биофильтры

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

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.

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:

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:

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.

Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств

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.

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

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.
Читайте также:  Гидроудар в трубопроводе – причины возникновения и последствия, методы устранения и способы защиты

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

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.

Согласно СанПиН, санитарные зоны должны быть организованы на всех водопроводов в целью сохранения водных ресурсов. Что такое охранная зона водопровода и какие требования предъявляются по защите источников водозабора, читайте далее.

Как сделать песчаный фильтр для бассейна своими руками, читайте тут.

А в этой статье http://aquacomm.ru/vodosnabzenie/zagorodnyie-doma-v/avtonomnoe-vodosnabzhenie/istochniki/skvazhina-ne-glubokaya/ot-zheleza.html вы можете ознакомиться с методами очистки воды от железа. А также вы узнаете, как определить наличие железа в воде.

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.

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

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:

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.

Здоровье человека во многом зависит от качества потребляемой воды. Так как водопроводная вода далека от идеала, люди все чаще устанавливают фильтры для воды. Обзор типов фильтров вы найдете на нашем сайте.

Какую модель насосной станции для дачи лучше приобрести, рассмотрим в этом материале.

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.

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

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

Аэробная и анаэробная биологическая очистка сточных вод

Ежедневно человеку необходима вода для бытовых и производственных нужд. Она загрязняется веществами, которые несут угрозу окружающей среде, природе, людям. Поэтому перед тем как сточная вода будет использоваться повторно, слита в почву, водоем она подвергнется биологической очистке.

Биоочистка и отстаивание позволяет избавиться от патогенных микроорганизмов и бактерий только на 90%. Некоторые организмы сохраняют жизнеспособность от 2 до 10 недель. Устранить их можно только обеззараживанием, например озонированием, хлорированием и обработкой УФ – лучей. В этом случает, процент чистоты воды равен 99,4 – 99,99%.

Что такое биологическая очистка сточных вод?

Биологическая очистка сточных вод состоит из комплекса мероприятий, которые предусматривают удаление растворенных элементов, во время которых задействуют простейшие бактерии. При применении людьми, вода насыщается органическими элементами, которые после растворения представляют угрозу для природы.

Какие элементы содержит загрязненная вода:

Отработанная вода отправляется в канализацию, проходит очищение, и лишь потом становится пригодной для повторной эксплуатации или вывода в реку. Очистные строения необходимы чтобы устранять посторонние примеси, яиц глистов, органических загрязнений, бактерий, азота, фосфора.

Положительные качества биологического способа очистки стоков

Биоочистка сточных вод используется в комплексе с другими методами очистки. Микроорганизмы влияют на незначительное количество органических примесей. Только исключив сначала неорганические добавки, а потом органику биологическим путем можно добиться 100% очищения стоков.

Принцип анаэробной очистки

Во время анаэробной очистки сточных вод загрязненная вода подается в метантенк куда одновременно с ним вводят активный ил, содержащий простейших и прокариотов. Далее происходит соединение и нагревание содержимого.

Дефицит кислорода приводит к тому, что из органики выделяются жирные кислоты, которые трансформируются в двуокись углерода и углеводород. Ил постепенно стекает в отверстие на дне резервуара, а полученный газ через трубу в крыше.

Сооружения биологической очистки сточных вод

В естественных условиях, малые объемы воды очищаются самостоятельно. Из-за увеличения работы заводов стоков слишком много. Справиться с данной проблемой помогают станции биоочистки.

Существует четыре типа обработки стоков:

  1. Механический.
    Перед тем как вода попадет в резервуар, она отстаивается и фильтруется с помощью решеток, сита, септики, фильтров, уловителей, ловушек. После механической обработки идут другие методы очищения. Не удаляет углеводы, гумусовые вещества, химические компоненты, фенолы, азотосодержащие соединения.
  2. Биологический.
    Используют специальные бактерии, которые в процессе жизни устраняют органику.
  3. Химический.
    Химические вещества, реагенты, вступают в реакцию с примесями находящимися в воде. В результате реакции образуется нерастворимый осадок, который оседает на дно.
  4. Физико-химический.
    Используется метод сгущения, сорбции, окисления, экстракции, электролиз, флотация. На данном этапе удаляются органические примеси и неорганические включения.

Метантенки

Метантенк – это водорезервуар, предназначенный для анаэробного фотолиза органических и жидких отходов с образованием углеводорода. Резервуар прямоугольной или цилиндрической формы, стены выполнены из железобетона и погружены в землю. Внутри встроен паровой или водяной теплообменник и смешивающие лопасти. Дно уклонено к центру. Крыша отсека плавающая или закрытая.

Аэротенки

После прохождения механической фильтрации происходит поступление сточных вод в емкость с активным илом, простейших организмов, бактерий. Содержащиеся в иле бактерии при своевременной подаче оксигена поглощают органические примеси.

Взаимодействие происходит в нескольких секциях оснащенных системой аэрации. В иле содержатся аэробные микроорганизмы, которые абсорбируют определенные виды загрязнений.

Здесь бактерии – нитрификаторы устраняют нитраты и азот аммонийную соль. Далее сток подается во вторичный отстойник, ил выпадает в осадок, а вода направляется обратно в резервуар.

Биофильтры

Биофильтры для очистки сточных вод покупают владельцы загородных домов, которые беспокоятся о природе. Считается полноценной станцией очищения стоков. Модуль компактный, в нем размещен резервуар с загрузочным материалом.

В биофильтр встроена активная лента с бактериями. С канализационной трубы сток направляется в первый отсек, в нем оседают крупные элементы и загрязнения. Потом в тело фильтра, где отсеиваются растворенные частицы.

Микрозагрязнения оседают на ленте, бактерии начинают активно расщеплять органику. При оптимальных условиях, они быстро размножаются. Качество и скорость очистки повышается. Чтобы поддерживать необходимый микроклимат в отсек подается воздух с помощью вентилятора.

Биологические пруды

Биологические пруды или биоплато самый действенный способ очищения стоков. Возможна эксплуатация мелких прудов, глубина которых начинается от 50 см. За счет большой площади вода достаточно прогревается, что положительно сказывается на процессе жизнедеятельности организмов, которые занимаются очисткой.

Данную схему целесообразно использовать с апреля по ноябрь, когда столбик термометра не опускается ниже 7 градусов. При более низкой температуре процессы оксидирования замедляются и останавливаются.

В биоплато вместе со стоком подается вода из близлежащей реки в определенных соотношениях. Длительность очищение – около двух недели. Чтобы ускорить процесс очищения в пруд запускают рыбу, в основном карповых пород.

В многоступенчатый пруд сток подается неразбавленным. Он постоянно перегоняется из одного пруда в другой, концентрация загрязнений снижается. Данный процесс длиться около месяца.

Поля фильтрации

Поля фильтрации это еще один способ биоочистки. Проводится на специальных полях заселенных почвенными микроорганизмами. Сложные органические вещества окисляются на поверхности почвы. Данную воду целесообразно использовать только для орошения сельскохозяйственных участков.

Поля фильтрации и биологические пруды можно использовать когда грунтовые воды находятся довольно низко. В противном случае загрязненная вода может попасть в источники питьевой воды. Немаловажным фактором является сезонность, только при постоянной плюсовой температуре делятся и активно растут бактерии.

Принципы биологической очистки и список необходимого оборудования

Беря во внимание принципы работы биоочистки, проводится закупка оборудования.

Основные методики очищения:

Для естественной и искусственной очистки применяют разные методики.

Эффективность биоочистки стоков

Биоочистка сейчас самый популярный, недорогой и эффективный способ очищения стоков от органики. По сравнению с другими методами является химически безопасным. На результат будет влиять размер частиц ила, поэтому его необходимо постоянно менять, чтоб не снижалась концентрация гетеротрофных микроорганизмов.

К сожалению как самостоятельный метод не используется. Необходим целый комплекс очистки для достижения максимального очищения и удаления примесей.

Что относится к сооружениям механической и биологической очистки сточных вод?

Методы очистки сточных вод: механические, химические, биологические

Очистка сточных вод предприятий: методы и оценка эффективности

Классификация и методы очистки сточных вод

Бытовые сточные воды: как образуются, состав, очистка

Очистные сооружения для очистки сточных вод

4 метода очистки сточных вод от нефтепродуктов

ХПК и БПК сточных вод: определение, чем отличаются и как снизить?

Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки

Методы анализа сточных вод: химический, микробиологический, токсикологический

Классификация сточных вод: хозяйственно-бытовые, промышленные, атмосферные

Флотационная очистка сточных вод: виды и установки

Перспективные методы биологической очистки сточных вод

Большинство водоемов невозможно использовать для санитарно-бытовых и рыбохозяйственных нужд. Водоочистка стоков предприятий и водоподготовка для их дальнейшего использования стоит на первом месте. Основная проблема очистки – большое разнообразие примесей различного химического и биологического состава. Их разнообразие растет с развитием новых материалов и технологий. Популярным способом очистки является биологическая очистка производственных сточных вод на основе активного ила. Симбиотические иловые культуры выделяют технический кислород, необходимый для биологического окисления. За последнее десятилетие аэрационное оборудование подверглась значительной модернизации, которая повысила его производительность в несколько раз. Однако в биологической очистке сточных вод существует ряд нерешенных проблем. Народное хозяйство остро нуждается в их решении.

Процессы биологической очистки

Биологический метод очистки воды
Методы биологической очистки основаны на работе системы сточная воды — активный ил. Она имеет сложную структуру с несколькими уровнями. В основе биологической очистки сточных вод лежит реакция окисления в результате ряда процессов. Начинается все с низшего уровня – обмена электронов между атомами, а заканчивается сложным биоценозом. Активный ил состоит из множества различных популяций простейших организмов, находящихся в динамическом равновесии. Оно допускает малое отклонение концентрации в активном иле определенных видов.

Сооружения биологической очистки

Биологическая очистка сточных вод может проходить как в природных условиях, так и в искусственно созданных человеком.

Природная очистка включает:

Сооружения биологической очистки используют в определенных условиях:

Если не соблюдается температурное требование в течении всего года, то прибегают к сезонной эксплуатации очистных станций.

Естественная биологическая очистка на основе грунта не всегда возможна. Часто санитарные условия, особенности местного климата и грунта не позволяют обеспечить требуемые условия для качественной очистки. Прибегают к искусственной биологической очистке сточных вод. К подобным сооружениям относят:

Биофильтры на основе пеностекла и пластмасс

Фильтр для воды Filter 1

Данный тип биофильтров особенно эффективен при небольших расходах воды и большом содержании органических веществ. Основные достоинства: простота и удобства в использовании, быстрая очистка в течение 0,5 часа.

Традиционными вариантами биофильтров является загрузка из керамзита и щебня. Пеностекло придает ряд преимуществ сооружениям биологической фильтрации. В первую очередь это строительный материал для обеспечения теплоизоляции. Пеностекло обладает высокой прочностью; хорошо противостоит влаге, пару и газу; не поддается воздействию продуктов разложения и кислот; выдерживает высокие и низкие температуры. Активная площадь для адсорбции может достигать 200 квадратных метров на кубометре. Благодаря большому количеству пор пеностекло может удерживать большую поверхность биопленки. Очистка происходит быстро и эффективно. Вода с помощью оросителя разбрызгивается по всей поверхности биофильтра.

Пластмассовая загрузочная масса моет быть трех видов:

Благодаря использованию пластмассовой загрузки достигается увеличенная активная поверхность и повышенная пустотность. Биопленка плохо сцепливается с поверхностью, что провоцирует организацию только тонкого слоя.

Пластмассовые биофильтры не заиливаются – достигается максимальный приток кислорода для окислительных реакций.

Однако у них есть свои минусы:

Читайте также:  Водопад по стеклу

Для ликвидации перечисленных недостатков очистки отфильтрованные сточные воды повторно переганяют через биофильтры. Рециркуляция воды требует дополнительную энергию.

Биодисковые фильтры

Биодисковые фильтры используют при загрузке до 1 тыс. кубометров воды. Фильтрующей массой служит синтетический материал с низкой плотностью в форме дисков. Фильтры состоят из множества секций с движущейся загрузкой. Диски закреплены на горизонтальном волу с дистанцией в 20 мм. В штатном режиме работы диски погружают в воду на 40-45%, но бывает и более. Размер дисков определяет производительность сооружения.

Биодисковые фильтры фильтруют воду следующим образом: перфорированная поверхность вращающихся дисков покрыта биопленкой, а в создаваемых гидродинамических условиях отторгнутая биопленка работает с прежней производительностью. Таким образом, наблюдается два режима работы одновременно: закрепленного биоценоза и активного ила. Кислород для микроорганизмов поступает из атмосферы. Время очистки в биодисковых фильтрах равняется 1-1,5 часа, а в обычных аэротенках – 6 часов. К тому же этот вид биохимической очистки сточных вод не требует больших площадей, легко переносит перемены в нагрузке и потребляет мало электроэнергии.

Биодисковые фильтры имеют от 3 до 6 секций. Максимальная нагрузка идет на первые два диска. Нитрификация и понижение концентрации азота начинает происходить в третьей секции и продолжается в остальных. Достигнутый результат превосходит классические аэротенки на 40%. Иногда назначают дополнительную доочистку от азотистых солей. Биопленка удаляется с помощью гравитации.

Биофильтраторы


Схема Биофильтратора

Биофильтраторы используются при низком потреблении воды – до 600 кубометров. В процессе биологической очистки сточных вод удаляются разнообразные загрязнения в любой концентрации. Сооружения стоят не много и потребляют мало электроэнергии. Плюсами являются простата в использовании и отсутствие особого ухода.

В биофитраторах предусмотрено две зоны: сорбционная и осветление. В сорбционной зоне вращаются диски из пористого материала (пенопласта) с помощью мотора-редуктора. Разделительная перегородка имеет специальные отверстия для перелива жидкости и взвешенной биопленки. В зоне осветления активный ил оседает и отсасывается назад в сорбционную зону, что обеспечивает обмен биомассой. Отфильтрованную воду выводят из биофильтратора.

Для усиления биопроцессов используют струйную аэрацию. В этом случае мотор-редуктор уже не нужен. Метод эффективен при очистки воды больших объемов и высокой степенью загрязнения БПК.

Биореакторы

Биореакторы представляют собой многоступенчатую установку с движущимися барабанами. Производительность этого типа сооружения от 50 до 700 кубометров в сутки.

Они состоят из каскада цилиндрических емкостей, объединенные в систему сообщающихся сосудов. Вода самотеком проходит по патрубкам. Что бы обеспечить равномерную подачу воды, в первом поддоне предусматривают специальный карман с щелевым переливом. Очищенная жидкость собирается в сборном канале после последней емкости.

Каждая емкость загружена волокнистым барабаном для закрепления биопленки. Он достаточно легкий и может легко вращаться для естественной аэрации. Для обеспечения движения всех барабанов достаточно одного привода. На дне емкостей предусмотрены сборно-отводящие каналы для сбора осадка. Он собирается со всех бункеров и подвергается обезвоживанию. В низу биореактора установлены перфорированные трубы для восстановления ершей методом барботирования.

Использовать биореакторы могут даже неквалифицированные работники. На их работу не влияет степень загрязнения сточной воды органическими веществами.

Аэротенки

Аэроционные установки эффективны в небольших населенных пунктах. Существует два вида аэрационных установок:

Оба вида хорошо зарекомендовали в любых климатических условиях, на любом грунте и гидрогеологических показателях. Они не нуждаются в большой площади для сооружений.


Схема очистного сооружения с доочисткой в аэротенках

Аэрационные установки с полным окислением

Позволяют полностью очистить стоки. Окончательное кисление достигается в 3 этапа:

  1. большая концентрация органических примесей сточной воды обеспечивает активный рост микроорганизмов;
  2. количество органики снижается, что ограничивает рост микроорганизмов; можно наблюдать зависимость между увеличением активного ила и оставшейся органикой;
  3. размножение микроорганизмов сокращается из-за дефицита органики; микроорганизмы начинают перерабатывать отмершие организмы – происходит минерализация активного ила.

Общий прирост ила незначительный в процессе всего окисления. Его забирают в среднем через 2-3 месяца.

Существуют компактные установки (КУ) в виде одного металлического блока. Это небольшой аэротенко-отстойник с принудительной циркуляцией активного ила. Пропускная способность установок 12 и 25 кубометров в сутки. Они оснащены щитами для защиты от низких температур зимой.

Аэрационные установки со стабилизацией излишков активного ила

Под аэробной стабилизацией понимают окисление органики при принудительной подаче кислорода. Кинетически процесс схож с окислением в аэротенках. Производительность не превышает 1,4 тыс. кубометров воды за сутки. При незначительно концентрации загрязнений процесс очистки не занимает много времени и труда. Используют механическую и пневматическую аэрацию. Затрудняют очистку токсичные и агрессивные вещества, которые плохо окисляются. Основные достоинства этого метода:

Использование очистительных станций в частных домах

Очень популярным и удобным стало использование локальных очистительных станций в частном секторе или на загородных участках. ЛОС отличаются от септиков и выгребных ям, так как предоставляют пользователю переработанную жидкость, которую можно использовать для полива.

Принцип действия ЛОС заключается в использовании анаэробных и аэробных разновидностей бактерий. Аэробам, для работы, требуется кислород (для этого в станциях устанавливают аэраторы – механизмы, которые обеспечивают постоянный доступ кислорода), анаэробы живут и размножаются только в безкислородной среде. Станции полной очистки имеют не сколько рабочих секций, через которые проходит сточная жидкость. Результатом работы станции является не только очищенная вода, но и полезный ил, который можно использовать в качестве удобрения.

Основным недостатком станций полной очистки можно назвать необходимость постоянной подачи электроэнергии. При прекращении электрического питания, станция перестаёт работать и может функционировать только как отстойник. После возобновления подачи электричества, для выхода на нормальный режим работы станции потребует от 10 до 25 дней, в зависимости от производителя. В остальном, ЛОС очень удобны при эксплуатации, не требуют постоянного технического обслуживания и частой откачки переработанных материалов.

Переработка осадка

Осадок перерабатывается в аэробных условиях без подачи кислорода. Органические вещества разлагаются благодаря работе аэробных микроорганизмов. Примерами могут быть:

В септиках и перегнивателях сточные воды отстаиваются и обрабатывается осадок.

Если обеспечена подача кислорода, то органика в осадке окисляется:

Конкурс «био/мол/текст»-2019

Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «био/мол/текст»-2019.

Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.

Спонсор конкурса — : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Доочистка сточных вод

Фильтрующие колодцы

Естественная биологическая очистка не нуждается в дополнительной доочистки. Если фильтрующие колодцы правильно построены и работают, то санитарная обстановка вокруг сооружения удовлетворительна.

Фильтрующие колодцы и биологические пруды используются для доочистки в некоторых технологиях. Они расположены за сооружениями биологической очистки.

Биологические пруды

Биологические пруды могут иметь искусственную или естественную подачу воздуха. Концентрация органики снижается до 5 мг/л. Они просты, надежны и экономичны.

Если отсутствует возможность постройки биологических прудов, то прибегают к искусственным способам доочистки стоков.

Фильтры с зернистой загрузкой

Бывают двух видов:

Загрузочный материал расположен по убывающей зернистости. Используемый материал не является дефицитным и расположен на многих районах. Каркас и фракцию засыпки подбирают так, что бы зерна свободно поступали в каналы. В верхних слоях сточные воды очищаются от взвесей, а в нижних происходит тонкая очистка. Для песчаных фильтров нужно сооружение большого объема.

Намывные фильтры и микрофильтры

Микрофильтры состоят из сеточного металлического барабана. Очистка БПК до 30%, а взвешенных примесей – до 70%.

Намывные фильтры – емкость с монтированными сетчатыми элементами. Фильтрующий материал намывается на сетки и очищает воду. Сточная вода после намывных фильтров схожа по составу с речной.

В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод

Основные методики очищения

Технологические процессы очищения канализационных бытовых стоков весьма действенны. Осветленную воду после прохождения обработки в ЛОС можно применять вторично для полива сада либо технических нужд.

Чаще всего для чистки сливных жидкостей применяют методики:

Для осветления хозяйственных и бытовых стоков в связи с простотой и эффективностью обычно используются первые два очистительных метода.

Механические методы

В ходе применения любых способов осветления загрязненных жидкостей на первоначальном этапе обычно используются методики механического типа, направленные на отделение крупнодисперсных примесей. Технология механического очищения наиболее проста и доступна. Для ее осуществления загрязненную жидкость:

Процесс происходит за счет применения фильтров грубой очистки либо в отстойных сооружениях посредством осаживания тяжелых составляющих под воздействием гравитационных сил. Очищение механическим путем способствует удалению из бытовых стоков примерно 60–70 процентов загрязнений.

В ходе отстаивания получается ликвидировать большую часть нефтесодержащих примесей, проступающих с промышленными стоками. Механическую очистку используют владельцы автомоек и на предприятиях по переработке нефти.

Очищают механическим способом и ливневки. Для этого к магистралям присоединяют пескоуловительные сооружения. В составе осадков, которые собираются с поверхности земли, присутствуют:

Пескоуловители задерживают крупный мусор, не позволяя ему забить стоки ливневки.

Способы биоочистки

Схема работы септика с аэрацией

Технологический процесс заключается в использовании аэробных и анаэробных микроорганизмов, способных переработать находящиеся в канализационных стоках сложные органические компоненты. При этом происходит их разложение на газ и воду.

Аэробным микроорганизмам для жизни необходим кислород. Для повышения эффективности очищения понадобится создать подходящие условия, установив аэрационную систему.

Анаэробным бактериям не требуется кислород, поэтому они способны жить в герметичных емкостях. Побочным продуктом их жизнедеятельности является метан. Установки, в которых производится очищение при помощи таких микроорганизмов, оснащают системой вентиляции.

2 Мероприятия по санитарной охране водоемов

2.
Организация зон санитарной охраны

3.
Устройство очистных сооружений для
обработки хозяйственно-бытовых стоков.
Промышленные стоки, как правило,
подвергаются очистке на предприятии.

Вещества
сточных вод находятся в различном
физическом состоянии (твердой, дисперсной,
коллоидной, жидкой фазе) и это позволяет
расчленить весь процесс очистки на
несколько этапов:

а)
механическая очистка – выделение
взвешенных веществ;

б)
биологическая очистка – минерализация
органических веществ, находящихся в
коллоидном и растворенном состоянии;

г)
биологические пруды.

Типы и принцип работы ЛОС

Локальные очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод способствуют переработке отходов в относительно безопасную жидкую субстанцию, которую можно использовать для технических нужд или сливать в почву.

ЛОС, которые используют для биоочистки:

Для осветления стоков на предприятиях и в жилых комплексах все чаще применяют мембранный биореактор. В нем совмещены биообработка активным илом и механическая мембранная фильтрация. Мембранный модуль применяется для отделения иловой массы и является альтернативой осаждению этого вещества в классических установках биологической очистки.

Есть два вида биологических реакторов: с внутренним и наружным размещением мембраны. Во втором варианте фильтр изолирован от технологических камер, и необходима установка промежуточного перекачивающего насосного оборудования.

Механическая очистка

Механическая
очистка происходит на ряде последовательно
расположенных сооружений, конструкция
которых рассчитана на задержание
различных фракций взвесей.

1.
Решётка
служит для задержания крупных отбросов
– тряпок, бумаги, ваты. Она представляет
собой ряд параллельных металлических
прутьев, скрепленных вместе и поставленных
вертикально в коллекторе, подводящем
воду к очистным сооружениям. Просветы
между прутьями составляют 16-70 мм. Удаление
отходов на больших сооружениях проводят
механическими граблями. Далее отбросы
подаются в дробильную, а затем в
метантенки или же обработка проводится
методом, принятым для обезвреживания
твердых отходов (компостирование,
запахивание, биотермические камеры).
На небольших станциях убирают вручную
граблями. В отбросах много органических
веществ, которые легко загнивают, они
не безопасны в эпидемическом отношении
и нуждаются в обезвреживании. Значение
решетки: освобождает осадок, выпадающий
в отстойниках, от грубых примесей,
придает ему более однородный характер
и облегчает его обезвреживание,
предохраняет от засорения насосы и
трубы для перекачки сточной жидкости
и осадка.

2.
Песколовки
предназначены для задержания тяжёлой
минеральной взвеси (песка) до поступления
сточной воды в отстойник. Принцип работы:
потоку сточной воды придается скорость
15-70 см/с – это достаточно для того, чтобы
легкие органические взвеси не оседали
и вместе с тем слишком малая, чтобы
помешать осесть тяжёлому песку.
Температура прохождения не менее 70С.
Песколовки представляют собой отстойники.
Виды песколовок: 1) вертикальные – с
круговым движением воды 2) горизонтальные
— с прямолинейным движением воды 3)
аэрируемые – через дно пропускают
сжатый воздух, что способствует отмывке
песка от хлопьев органической взвеси.
Горизонтальные песколовки отличаются
простотой устройства и высокой
эффективностью. Они имеют 2-3 секции,
каждая из которых может работать
самостоятельно. Это позволяет выключать
1-2 секции при малом расходе воды, например,
ночью. Вертикальные песколовки более
компактны и эффективны. Недостаток –
строительный объем меньше, чем у
горизонтальных, мелкие фракции песка
не задерживаются

3.
Отстойники


с обработкой осадка


без обработки осадка

Отстойники
с обработкой осадка

Характеризуются
большим объемом иловой части для
длительного пребывания осадка до
окончания процесса сбраживания,
уплотнения задержанных взвешенных
веществ (септик, двухъярусный отстойник,
осветлитель-перегниватель).

Отстойники
без обработки осадка

а)
вертикальный отстойник – цилиндр с
конусообразным дном, вода поступает
через центральную трубу и затем движется
по отстойнику.

б)
горизонтальный отстойник – придают
уклон, обратный току жидкости, чтобы
осадок сползал или сдвигался скребком,
а затем скапливался в иловом пространстве.
Глубина 1,5-2 м, скорость движения — 7мм/с.

в)
радиальный отстойник – круглой формы
с равномерным уклоном дна к центру,
диаметр от 16 до 40 м глубина слоя воды –
2-2,5 м. Вода движется с убывающей скоростью
от центра, куда она подается снизу к
периферии, где переливается через
отверстия в борту в наружный круговой
желоб. Осадок удаляют скребками,
прикрепленными к медленно вращающейся
форме. Температура пребывания 1,5 часа,
скорость движения 7 мм/с. Эффективность
составляет 60%. Осадок переводится в
метантенк, где происходит его сбраживание.

Метантенки
– закрытые резервуары, которые имеют
в верхней части колпак для сбора газа
(70% метана и 30% угарного газа), который
используется в качестве топлива в
котельной очистных сооружений. Удаление
сбраженного и подача свежего ила
производится по специальным трубам.
Подогревание ила производят горячим
паром (100-112С).
В метантенках наблюдается 2 типа брожения:
мезофильное (t-33C)
и термофильное (t-53C).
Длительность сбраживания 10-20 дней. При
термофильном брожении утрачивают
жизнеспособность яйца гельминтов и
патогенные микроорганизмы кишечной
группы. Сушка сбраженного осадка
осуществляется на иловых площадках.
Площадки делятся на карты глубиной
0,7-1 м, имеют водонепроницаемое основание
и дренажную систему для свода воды. Если
опасность загрязнения грунтовых вод
исключена, то дном может быть естественный
грунт. Ил распределяют слоем 20-70 см, он
подсыхает, воду отправляют на биологическую
очистку от свежего ила, или на хлорирование.
Осадок используется как удобрение или
направляется на биотермическую обработку
(компостирование).

Нормы очистки

Сооружения для очистки стоков должны обеспечивать необходимую степень очищения. Строжайшие нормативы существуют только для сточных вод, образующихся от промышленных предприятий. При этом нормами оговаривается допустимая концентрация в очищенной воде каждого конкретного вещества.

Для хозяйственно-бытовых канализационных стоков такие строгие требования не предъявляются. Однако нормами всё равно запрещено сбрасывать хоз. стоки без очистки в открытые водоёмы или почву. За это владельцев домов могут привлечь к ответственности.

Для стоков хозяйственно-бытового происхождения законодательно регулируется концентрация тех или иных веществ только в том случае, если они сбрасываются в водоём. То же самое касается и сточных вод, сбрасываемых после очистки на рельеф, ведь в этом случае они рано или поздно всё равно попадут в водоём.

К стокам, сбрасываемым после очистного сооружения в грунт, такие строгие требования не предъявляются, поскольку в этом случае владелец дома сам заинтересован в тщательном очищении жидкости. Иначе он рискует ухудшить состояние своего участка до такой степени, что в доме станет невозможно проживать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *