Биологические методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод биологическими методами

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.

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.

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

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.

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

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

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.

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.

Способы очистки сточных вод

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.

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.

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

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

Промышленная очистка воды

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:

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.

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:

  • 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.

В данную категорию входят следующие способы:

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.

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.

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.

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

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.

Источники:
Способы очистки сточных вод
Методы очищения бытовых стоков: механическое удаление загрязнений, физико-химический и биологический метод. Очистка канализационных вод для дома.
http://oburenie.ru/ochistka/stochnykh-vod.html
Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств
Методы очистки сточных вод в промышленных масштабах. Особенности химического и биохимического способов очистки. Краткий обзор биологических способов очистки сточных вод. Суть механического и физического методов очистки.
http://aquacomm.ru/vodosnabzenie/metody-ochistki-stochnyx-vod.html

COMMENTS