В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод?

Биологическая и механическая очистка сточных вод

Главная    Системы очистки сточных вод

Построив автономный загородный дом необходимо позаботиться об надлежащем оборудовании канализации и обеспечить вывод из дома воды согласно всем правилам и нормам.

Сегодня многим сложно представить комфортную жизнь без таких удобств, как туалет, ванная, кухня или даже бассейн.

Однако, все они требуют наличия продуманной и эффективной системы канализации, основная задача которой — этоочистка сточных вод.

Современные системы и станции очистки бытовых сточных вод позволяют с высокой степенью эффективности очищать сточные воды в соответствии с действующими санитарными нормами, но даже придают очищенной воде некоторые полезные свойства. После чего ее можно повторно использовать для полива газона и зеленых насаждений, мытья дорожек и прочих хозяйственных нужд.

Методы очистки сточных вод

Очистка стоков — это целый комплекс мероприятий, направленных на борьбу и обеззараживание патогенных микроорганизмов в промышленных или частных стоках, а также на переработку и утилизацию различных химических веществ, после чего сточная вода не должна представлять опасности для загрязнения окружающей среды. Забота а экологии очень важна в современном мире, этот вопрос касается всех, не смотря на масштабность и уровень: от владельца загородного дома до большого промышленного предприятия.

Все больше людей начинают осознавать всю серьезность сложившегося неблагоприятного положения — чистой пресной воды на Земле становиться все меньше год от года, поэтому ее надо беречь и максимально эффективно использовать возвращая в природу в чистом виде. Поэтому все возрастающим спросом начинают пользоваться промышленные и частные станции очистки сточных вод.

Многие фирмы предлагают различное оборудование со своим принципом работы и технологией очистки стоков. Однако к сегоднешнему дню разработаны и эффективно применяются как в комплексе так и по отделности  три основных метода очистки сточных вод: биологический, механический, химический.

Выбор того или иного метода зависит обычно от условий, в которых производится очистка сточных вод.

Методы очистки стоков различаются по принципу действия и подходу к этому процессу:

Механическая очистка сточных вод

Механические способы очистки сточных вод. Наиболее дешевые методы, основанные на процессах: фильтрования, процеживания, инерционного деления. Легко справляются с нерастворимыми примесями. Механическая очистка сточных вод применяется в основном как предварительная очистка.

Механический метод, с помощью которого проводится очистка сточных вод, заключён в их фильтрации и отстаивании. Стоит заметить, что основана эта технология на способности сточных вод к самоочищению.

Оседание взвешенных частиц, загрязняющих воду, на дно ёмкости (септика) обеспечивает не очень большая скорость течения стоков в септике. На дне ёмкости и происходит микробиологический анаэробный процесс полного разложения с выделением специфически пахнущего метана.

В слое щебня и прилегающих слоях грунта происходит окончательная очистка стоков. Вода, в зависимости от вида грунта, или уходит вниз, или же направляется в природную среду через дренажные трубы. Основные достоинства механического метода очистки — невысокая энергозависимость и стоимость.

Тем не менее, данный метод требует промывания или замены щебня в канавах и регулярного удаления осадка из септика. Механический метод используют при небольшой плотности застройки и относительно малых (одного-двух кубометров в сутки) объёмах стоков.

Химическая очистка сточных вод

Химические методы очиски сточных вод. Данные методы позволяют при помощи реагентов выделить из сточных вод растворимые неорганические смеси. В результате происходит их нейтрализация, обеззараживание и обесцвечивание, а часть веществ выпадает в виде осадка. Такой метод очистки сточных вод может быть как окончательным, так и второй ступенью перед биологической очисткой.

Использование различных химических реагентов, которые переводят все растворённые в сточной воде примеси в твёрдое состояние — именно на этом основан химический способ очистки сточных вод.

Осаждение этих веществ — следующий этап химического способа очистки. Однако, используемые химреагенты достаточно дороги и требуют максимально точного соблюдения дозировки.

В связи с этим, химический способ очистки применяется, как правило на больших производствах.

Биологическая очистка сточных вод

Биологическая очиска сточных вод- основываются на способности специально культивированных микроорганизмов поглощать вещества, образующиеся в стоках. Это и биофильтры с пленкой населенной микроорганизмами, и пруды, в которых внедряются культурные бактерии и аэротенки со специально выращенным активным илом.

Способность микроорганизмов к использованию содержащихся в сточной воде органических и неорганических элементов в качестве питательного субстрата — именно на этом основан биологический метод очистки сточных вод.

Биологическая очистка производится в анаэробных и аэробных условиях (то есть, как без поступления воздуха, так и при его участии): одна часть веществ, окисляемых микроорганизмами, применяется для образования биомассы (биоплёнки или же активного ила), другая — превращается в безопасные соединения (углекислый газ, воду).

Получивщийся активный ил улучшает и ускоряет процесс очистки сточных вод, собирая загрязнения или же преобразуя их в активные агенты.

  Это давольно дорогостоящий метод, в основу которого положены взаимодействие  процессов окисления, коагуляция, экстракция, ионообменная очистка, электролиз и обратный осмос.

При таком очищении происходит удаление как мелких, так и грубодисперсных частиц в примесях, не остаются в конечном продукте и различные растворенные соединения.

При выборе того или иного средства очистки сточных вод, следует учитывать многие параметры от специфичности содержащихся примесей до степени загрязнения стока. Часто используют несколько методов очистки в комбинации или чередуют их использование на различных этапах.

Сегодня очистка стоков является насущной проблемой для многих людей.

Современные очистные сооружения, которые разрабатываются с учетом всех недостатков предыдущих моделей и производятся на сегодняшний день многими фирмами, решают эту проблему довольно легко.

Цель применения локальных очистных сооружений состоит в подготовке сточных вод к спуску на общезаводские или городские канализационные системы или к повторному использованию на производстве (оборотное водоснабжение).

Предлагаем Вашему вниманию локальную систему очистки сточных вод Family и системы очистки стоков с биофильтром FIL D'EAU.

Источник: https://www.vseslav-eco.ru/local_system_cleaning_water/

Перспективные методы биологической очистки сточных вод

Часть 1 из 4 15 января 2013 г

Сточные воды, загрязненные в результате деятельности человека, необходимо подвергать очистке перед выпуском в природные водоемы. Биотехнологические методы очистки доказали свою экологическую и экономическую эффективность для очистки сточных вод различного типа и разной степени загрязнения.

Несмотря на обилие хорошо освоенных методов физической и физико-химической очистки загрязненной воды, методы биологической очистки являются динамично развивающейся отраслью прикладной экологии и в перспективе способны решить актуальные задачи водоотведения.

Биологические процессы, протекающие в живых организмах, сопровождаются превращением химических соединений и выделением энергии.

Важно и то, что процессы с участием живых организмов предполагают несколько альтернативных возможностей для биотрансформации элементов, поэтому для промышленной реализации почти всегда можно выбрать наиболее удобный путь.

Биологические реакции нитрификации и денитрификации в процессах водоочистки — давно признанные и активно используемые человеком процессы. В конце ХХ века был открыт еще один важный биологический процесс, получивший название анаммокс-реакции или аноксидного окисления аммония.

Сущность анаммокс-процесса заключается в микробиологическом окислении аммония в анаэробных условиях. В результате реакции выделяется атмосферный азот:

NH₄⁺ + 1½O₂ → NO₂⁻ + 2H⁺ +H₂O

По сравнению с реакцией денитрификации, анаммокс-реакция не требует поддержания аэробных условий и не требует присутствия веществ -доноров электронов (органики).

Реализация этой реакции на практике позволит сократить стадию денитрификации и сократить этап нитрификации.

Анаммокс-процесс перспективно использовать для очистки стоков, сильно загрязненных аммонийными ионами, но с низким содержанием органических веществ.

В прикладной экологии биологические технологии используют свойства микроорганизмов и некоторых бактерий накапливать на своей поверхности или внутри клетки важные для жизнедеятельности химические соединения. Примером внутриклеточной аккумуляции может служить реакция биологического связывания фосфора.

При недостатке субстрата-окислителя микроорганизмы способны расходовать полифосфаты в качестве питательного субстрата. Такая способность позволяет микроорганизмам потреблять любой доступный субстрат и выживать даже в условиях недостатка элементов-окислителей.

Способность микроорганизмов к биологической аккумуляции фосфора служит основой для биотехнологии очистки воды.

Биологический ил (субстрат для бактерий) подготавливается таким образом, чтобы создать условия для преимущественного размножения определенного вида бактерий.

Оптимальная скорость роста этих бактерий обуславливается сочетанием факторов кинетической селекции — температуры, возраста ила и т.п.

Способность микроорганизмов закрепляться на поверхностях твердых тел используется для повышения интенсивности биологических процессов. На этом основан принцип действия биофильтров.

Прикрепленные к твердой поверхности бактерии получают больше возможностей для поглощения субстрата за счет того, что поток воды постоянно омывает их тела.

Плавающие в потоке воды бактерии находятся в худших по сравнению с ними условиях.

Недостатки конструкций имеющихся типов биофильтров:

• трудности с удалением избыточной биопленки;
• заиливание биофильтра, развитие гнилостных процессов и, как следствие, ухудшение массообмена;
• возможность вторичного загрязнения воды.

Биофильтры с плавающей загрузки способны устранить указанные недостатки при сохранении принципа иммобилизации микроорганизмов на твердом носителе.

Современные виды пластиков способны стать подходящими видами загрузки, обеспечить необходимый режим биологической очистки и предотвратить механическое отслаивание биопленки.

Источник: https://www.vo-da.ru/articles/metodyi-biotehnologii/podrobnoe-opisanie

Биологическая очистка сточных вод

С каждым годом окружающая среда загрязняется большими темпами. Человечество нуждается в эффективных системах быстрой очистки водоемов.  Главный источник загрязнения  окружающей среды – производственные сточные воды. Они изменяют жизнь гидробионтов, а соответственно и качество воды.

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.

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:

• Фильтрующие колодцы при низком потреблении воды – до 1 кубического метра за сутки. Загрузкой является природный грунт местного происхождения.
• Поле для подземной фильтрации используют при потреблении воды более 15 кубометров в сутки. Фильтрующей массой является местный грунт.
• Поле фильтрации эффективно при потреблении воды до 1,4 тысячи кубических метров. Загрузкой является местный грунт.
• Траншеи для фильтрации, песчано-гравийные фильтры могут пропускать от 15 кубометров воды. Для организации очистных сооружений используют систему из привезенного грунта. Актуальны в условиях низкой водной проницаемости местных пород.
• Фильтрующие кассеты способны перерабатывать до 6 кубометров воды за сутки. Используют при низкофильтрующих грунтах с пропускной способностью меньше 0,1 кубометра в сутки.
• Циркуляционно-окислительные каналы пропускают от 100 до 1,4 тысячи кубометров воды за сутки.
• Биологические пруды могут иметь естественную или искусственную подачу кислорода и фильтруют около 1,4 тысячи кубометров воды.

Сооружения биологической очистки используют в определенных условиях:

• средняя температура воздуха более 10 градусов;
• грунтовые воды должны залегать на глубине большей метра от поверхности;
• должно быть обеспечение нужной площади для возведения требуемых сооружений.

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:

• биофильтраторы;
• биодисковые фильтры;
• биофильтры на основе пеностекла и пластмасс;
• биореакторы;
• аэрационные установки с полным окислением;
• аэрационные установки на основе аэробной стабилизации лишнего активного ила.

Биофильтры на основе пеностекла и пластмасс

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.

Пластмассовая загрузочная масса моет быть трех видов:

• жесткая – части труб;
• жестко-блочная – пластмассовые листы плоской и гофрированной формы;
• мягкая – пластмассовые пленки.

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:

• вода поступает неравномерно, что негативно сказывается на работе аэротенков;
• биопленка местами может высыхать;
• разность температур в биопленки;

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.

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

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:

• с полным окислением;
• со стабилизацией лишнего активного ила.

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:

• простая конструкция сооружений;
• нет вероятности взрыва;
• отличные санитарно-гигиенические показатели4
• возможно автоматизация процесса;
• простое обслуживание.

Переработка осадка

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

• биотуалеты для домов;
• септики;
• отстойники и осветлители с двумя ярусами – перегниватели.

В септиках и перегнивателях сточные воды отстаиваются и обрабатывается осадок.

Если обеспечена подача кислорода, то органика в осадке окисляется:

• аэротенки;
• аэробные стабилизаторы.

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:

• гравийные;
• каркасно-засыпные.

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.

Заключение

Метод очистки выбирается по следующим показателям:

• ежедневное потребление воды;
• неравномерность подачи сточной воды;
• период работы очистных станций: сезонно, целый год;
• система канализации;
• средняя концентрация органики, фосфатов и азота;
• требования к очищенной воде;
• местные условия расположения очистных сооружений.

В начале, следует выбирать естественные методы очистки – они самые экономичные. Очистные станции должны полностью очищать и обезвреживать воду для ее дальнейшего беспроблемного использования.

Источник: https://vse-o-vode.ru/industry/biologicheskaya-ochistka-stochnyx-vod/

Методы биологической и биохимической очистки сточных вод

Важность чистоты водных ресурсов – необходимость, понятная каждому. Разработке методов очистки воды уделяется большое внимание ученых всего мира.

Вода – один из наиболее ценных и важных ресурсов, необходимых для существования человека; невозможно переоценить роль воды в природе, в развитии биосферы, в жизни каждого живого существа на планете.

Тем не менее, миллионы людей лишены доступа к питьевой воде, и проблема экологической чистоты водоемов по всей Земле стоит исключительно остро.

Биологическая очистка сточных вод

Львиная доля опасных для биосферы загрязнений – это промышленные сточные воды, однако и канализационные стоки являются острой проблемой. Человечество десятилетиями искало метод надежной очистки промышленных и канализационных сточных вод. В числе таких методов можно назвать систему хлорирования, озонирования и т.п.

Однако, все эти принципы не давали стопроцентного эффекта, а очищение с помощью сильнодействующих реагентов также наносило существенный вред природе.

Стало очевидным, что поиски должны вестись в направлении биопрепаратов очистки, как наиболее безопасных и дающих наибольший эффект: ведь в природе существует значительное количество сапротрофных организмов, которые питаются трупами и выделениями животных, отмершими частями растений и т.п.

, тем самым, выполняя роль санитаров природы, и одновременно создавая и улучшая почву. Благодаря современным технологиям, этот процесс стало возможно смоделировать и ускорить.

Были заложены основы современной биологической очистки сточных вод – в ходе такой очистки растворенные и коллоидные органические загрязнения превращались в минеральные соединения, благодаря деятельности тщательно отобранных бактерий.

Биоочистка – процесс, который во многом воспроизводит процессы естественного очищения воды и почвы, однако он идет намного интенсивнее благодаря тому, что в биоочистке применяется целая система инженерных методов. Данные методы достаточно разнообразны, так как этого требует разнообразный состав загрязнений, которые имеются в сточных водах. Так, в хозяйственных канализационных стоках присутствуют:

• органические загрязнения;
• фосфаты;
• сульфаты;
• хлориды;
• соединения азота;
• нефтепродукты;
• жиры;
• поверхностно-активные вещества.

Все это – результат как промышленной, так и обычной бытовой деятельности: стирки одежды, мытья посуды, пользования санузлом и личной гигиены, уборки квартир и т.п.

Активные вещества бытовой химии предназначены для того, чтобы растворять и уничтожать загрязнения на вещах или теле, но сами они не могут исчезнуть из окружающей среды, перейдя в безопасные соединения, и всегда будут отравлять ее.

В день только один человек использует примерно 160 литров воды. Всю эту воду необходимо очистить перед сбросом в водоемы, иначе она отравит окружающую среду.

Сооружения биоочистки

В систему биологической очистки сточные воды поступают после механической очистки – фильтрации и удаления крупного мусора. Крупный мусор – не то, с чем бактерии в состоянии справиться. В системе биоочистки используются такие методы, как биопрепараты, взаимодействие с активным илом, с планктоном, биофильтры, биологические пруды, агрокультурное использование и т.д.

Наиболее активно совмещает очистку и хозяйственное применение сточных вод агрокультурное использование. Оно происходит через так называемые поля орошения и поля фильтрации – это сооружения в виде прудов, где сточные воды отстаиваются, а затем используются для полива агрокультур и фильтрации через почву.

Взаимодействие с активным илом производится в сооружениях, которые называются «аэротенки». Процессы, происходящие в аэротенках, можно отнести также к биохимической очистке сточных вод.

Из аэротенков жидкость поступает в отстойники, где активный ил оседает на дно для дальнейшего повторного использования, а вода осветляется.

Биологические фильтры бывают разных видов. Они являются довольно компактными и представляют собой устройства-резервуары с загрузочным материалом. Материал может быть, как природным (щебень, кокс), так и искусственным.

Кроме того, в биофильтр входят также система дренажа для удаления очищенной воды, система равномерного распределения воды по фильтру и воздухораспределительная система. Биофильтры бывают:

• капельные;
• двухступенчатые.

Капельные отличаются низкой производительностью, но очень высокой эффективностью работы. Двухступенчатые несколько ниже по эффективности, зато быстрее работают.

Из активного ила и биопленки выделяются биопрепараты – это наборы активных микроорганизмов, содержащие быстрорастущие штаммы, обычно 6 – 12 штаммов аэробных организмов, которые в комплексе обеспечивают быстрое очищение вод. Каждый штамм «отвечает» за отдельные виды загрязнений.

В некоторые биопрепараты входят даже специализированные бактерии, разлагающие нефтепродукты. Биопрепараты используются для очистки стоков местного масштаба: в деревне, на небольшом заводе и т.п. Кроме штаммов, в биопрепараты входят питательные элементы – соли фосфора и азота.

Многоступенчатые пруды – это система из 4-5 прудов, в каждом из которых сточные воды отстаиваются по 30 дней. За это время бактерии очищают воды, а то, что не поддалось очистке, оседает на дно. В последнем пруде вода практически чистая и пригодная для рыбоводства, особенно, для разведения карповых рыб.

Рыбоводческие пруды также представляют собой каскад прудов. Стоки в них разбавляются речной водой и отстаиваются около 2 недель. В нижних прудах уже можно разводить рыбу, что с успехом и делается.

Биоочистка в промышленности

Промышленные стоки дают значительно более высокую концентрацию загрязнения, чем бытовые, в них меньше органических веществ, но больше опасных химических соединений. Поэтому очистка промышленных сточных вод должна вестись интенсивно.

Кроме того, объемы промышленных стоков очень велики. Особенно много стоков дают химическая, целлюлозно-бумажная, фармацевтическая, пищевая и др. виды промышленности.

Один крупный химический или целлюлозно-бумажный завод способен загрязнить среднюю реку!

В СНГ традиционно применяется такой вид биоочистки промышленных стоков, как аэробная биоочистка.

Этот способ хорошо зарекомендовал себя в очистке бытовых стоков, однако, в промышленности с ним возникают сложности, ввиду больших объемов стоков и очень высокой концентрации их загрязненности.

Часто возникают перегрузки сооружений биоочистки, а утилизация активного ила обходится дорого. В результате возникают парадоксальные ситуации, когда предприятию выгоднее регулярно платить штрафы за экологическое загрязнение, чем установить эффективные системы биоочистки.

Для предприятий наилучшим выходом является сочетание биологической, механической и химической очистки стоков. А в настоящее время ведутся разработки более интенсивной комбинированной аэробно-анаэробной биоочистки, что позволит улучшить ситуацию.

Источник: https://kanalizaciyalite.ru/vs/metody-biologicheskoj-i-bioximicheskoj-ochistki-stochnyx-vod

Аэробная биологическая очистка сточных вод. Основные характеристики сточных вод

25 Декабря в 14:19 7725 Понятно, что природа и концентрация загрязняющих веществ в сточных водах зависят от их источника. Существуют два основных вида сточных вод — промышленные и бытовые. Последние загрязнены главным образом уличным мусором, моющими средствами и экскрементами.

Бытовые сточные воды обычно содержат более 99 % воды, около 300 млн-1(мг/л) суспендированных твердых веществ, а также около 500 мг/л летучих веществ. Большая часть суспендированных твердых веществ имеет целлюлозную природу, а другие загрязняющие органические вещества включают (в порядке убывания концентрации) жирные кислоты, углеводы и белки.

Как мы уже упоминали при обсуждении процессов порчи пищевых продуктов, неприятный запах бытовых сточных вод обусловлен разложением белков в анаэробных условиях.

Если учесть происхождение бытовых сточных вод, то не должен вызывать удивления тот факт, что в них содержатся различные виды почвенных и кишечных микроорганизмов, в том числе аэробные организмы, облигатные и факультативные анаэробы, бактерии, дрожжи, плесени и грибы.

Поскольку в бытовых сточных водах часто присутствуют также патогенные организмы и различные вирусы, чрезвычайно важна полная изоляция источников и трубопроводов для подачи питьевой воды от загрязнения сточными водами.

Популяции микроорганизмов в сточных водах служат постоянным смешанным посевным материалом для процессов биологической очистки и, кроме того, источником метаболической активности в стандартных методах определения степени загрязнения сточных вод.

Наиболее распространенным критерием концентрации загрязняющих веществ в бытовых сточных водах является показатель биохимической потребности в кислороде (БПК), равный количеству растворенного кислорода, поглощаемого единицей объема сточных вод за определенное время при 20 °С.

Продолжительность периода инкубации обычно указывают в виде подстрочного индекса; так, если БПК определяют по результатам инкубирования в течение пяти суток (один из принятых периодов), то соответствующий показатель обозначают символом БПК5.

Количество растворенного кислорода, поглощаемого в ходе инкубации вплоть до полного прекращения биологического окисления органических веществ, называют предельной (или полной) БПК (БПКп). Этот тест, разработанный еще в 1898 г.

Британской Королевской комиссией по ликвидации отходов, должен был моделировать условия в водных потоках и обеспечивать относительно прямое определение одного из наиболее вредных и опасных последствий сброса сточных вод — истощения растворенного кислорода в водных бассейнах, куда сбрасываются отходы.

Другим критерием потенциального снижения общей концентрации растворенного кислорода в водоемах, в которые поступают сточные воды, служит химическая потребность в кислороде (ХПК), равная числу миллиграммов кислорода, поглощаемого одним литром пробы (сточных вод) из горячего подкисленного раствора бихромата калия.

В общем случае химическому окислению подвергается больше веществ, чем биологической деградации, и, следовательно, величина ХПК должна быть больше величины БПК для одного и того же образца.

Измерение ХПК связано с возможной степенью загрязнения естественных водоемов сточными водами не столь непосредственно, как определение БПК; с другой стороны, ХПК можно определить с помощью доступной простой аппаратуры за 2 часа, а с помощью сложных приборов — за несколько минут. БПК и ХПК являются общими и самыми грубыми индикаторами состава сточных вод.

Чтобы охарактеризовать качество воды, часто применяют и другие параметры, в том числе концентрации фосфорсодержащих веществ (общего фосфора), азотсодержащих веществ (общего азота) и суспендированных нерастворимых веществ. Состав промышленных сточных вод определяется их происхождением. Стоки промышленных предприятий часто загрязнены в гораздо большей степени, чем бытовые сточные воды. В стоках промышленных предприятий, связанных с переработкой материалов углеводородной природы, часто содержатся и ядовитые вещества, например: формальдегид, аммиак или цианиды. Здесь возникают две взаимосвязанные проблемы: во-первых, эти стоки чрезвычайно опасны для живых организмов в водоемах, куда они сбрасываются, во-вторых, они могут убивать микроорганизмы, участвующие в аэробных и анаэробных процессах переработки отходов. Эффективные и достаточно экономичные методы обезвреживания подобных токсичных веществ пока еще не разработаны. В процессах с участием активного ила основным типом оборудования является проточный аэрируемый биологический реактор. Как показано на рис. 6.3, этот аэробный реактор (аэротенк) связан с отстойником, в котором вода осветляется. Часть ила, собирающегося в отстойнике, обычно вновь поступает в биологический реактор, в результате чего обеспечивается постоянная инокуляция илом. Кроме того, рециркуляция увеличивает среднее время пребывания ила в системе, давая таким образом возможность присутствующим в нем микроорганизмам адаптироваться к имеющимся питательным веществам. Ил должен оставаться в аэробном биореакторе достаточно долго и для того, чтобы окислились все адсорбированные органические вещества.

Рис. 6.3. Схема процесса очистки воды с участием активного ила

Одним из наиболее типичных для активного ила организмов является бактерия Zoogloea ramigera. Возможно, наиболее важной характеристикой как этого организма, так и многих других видов, существующих в активном иле, является способность синтезировать и секретиро-вать в среду полисахаридный гель. Именно наличие геля обусловливает агрегацию микроорганизмов и образование хлопьевидных скоплений (флокул), называемых активным илом. Активный ил характеризуется высоким сродством к суспендированным твердым веществам, включая коллоидальные частицы. Именно это обстоятельство служит причиной того, что первой стадией разрушения суспендированных твердых частиц в сточных водах является их присоединение к флокулам. Затем, как это показано на рис. 6.4, способные к биодеградации компоненты адсорбированных частиц претерпевают окисление организмами флокулы. Для того чтобы выгоднее использовать высокую адсорбционную способность активного ила, разработан вариант обычного процесса, называемый контактной стабилизацией. Как показано на схеме (рис. 6.5), в этом процессе рециркулирующий осажденный ил подвергается повторной аэрации прежде, чем он вступит в контакт с отходами, поступающими в аэрируемый резервуар. В последнем органические вещества связываются с флокулами практически исключительно за счет физических сил. Биологическая утилизация связанных органических веществ происходит в основном в процессе повторной аэрации рециркулирующего ила; одновременно восстанавливается адсорбционная способность флокул ила. Другие модификации процесса с участием активного ила отличаются от базового варианта главным образом способом осуществления контакта сточных вод, ила и воздуха в аэрируемом реакторе. Обычный аэротенк с активным илом представляет собой узкий длинный канал (коридор), который по своим характеристикам приближается к трубчатому реактору с незначительной дисперсией. Распределение поступающего потока по длине реактора изменяет характеристики системы таким образом, что коридорный реактор по своему поведению приближается к емкостному реактору с полным перемешиванием.

Рис. 6.4. Разрушение органического вещества в аэрируемом реакторе периодического действия с активным илом

Еще ближе к реактору с полным перемешиванием бассейн круглой формы, содержимое которого интенсивно аэрируется с целью обеспечения массопереноса и перемешивания. В такой системе градиенты концентраций растворенного кислорода и питательных веществ минимальны, а развивающаяся популяция организмов активного ила часто лучше переносит флуктуации нагрузки или резкие повышения концентраций токсичных веществ. Помимо барботажа с перемешиванием, обычно используемого в микробиологических процессах, здесь возможно барботирование воздуха через диффузоры, расположенные на дне или в стенках резервуара. В другом варианте на поверхности бассейна вращается мешалка с лопастями, создающая турбулентные течения и способствующая поглощению газа. Третий вариант предусматривает перемешивание и аэрацию с помощью конуса, который забирает жидкость со дна бассейна и разбрызгивает ее на стенки резервуара. Во всех случаях основной задачей системы аэрации и перемешивания является снабжение кислородом микроорганизмов, суспендирование и перемешивание ила и других нерастворимых компонентов системы, а также удаление летучих продуктов метаболизма организмов ила, например С02.

Рис. 6.5. Схемы двух процессов биологического окисления: а) схема процесса со ступенчатой подачей стоков; б) схема процесса с контактной стабилизацией (реаэрацией ила)

Помимо высокой адсорбционной и метаболической активности хороший ил должен также быстро оседать. Например, в цилиндре через 30 мин объем осевшего активного ила должен быть примерно в 40 раз больше объема суспендированных твердых компонентов. Если этот показатель намного выше и объем осевшего ила превышает объем суспендированных твердых частиц, например, в 200 раз, то такой ил не удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям, поскольку он будет вытекать из отстойника вместе с очищенными сточными водами. Такое состояние называют объемной перегрузкой; в этом случае обработанные сточные воды не будут отвечать соответствующим стандартам. Хотя причины, вызывающие объемную перегрузку, и механизм этого явления пока еще не выяснены, изучение неудовлетворительного ила часто показывает, что в нем содержатся филаментозные бактерии и жгутиковые простейшие. Напротив, хороший ил обычно не содержит многочисленных популяций филаментозных организмов, а из простейших в нем присутствуют главным образом стебельчатые ресничные виды. В процессе очистки воды эти простейшие выполняют полезную функцию, захватывая свободные, т. е. не включенные в флокулы, бактерии и таким образом осветляя обработанные сточные воды. В нормальных условиях эксплуатации очистных станций филамен-тозные бактерии и грибы не могут конкурировать с гетеротрофными бактериями, присутствующими в хорошем иле. Резкие изменения концентраций загрязняющих веществ в поступающих сточных водах или грубое нарушение режима эксплуатации системы водоочистки могут, однако, привести к условиям, неблагоприятным для роста полезных популяций, что, в свою очередь, позволит другим видам микроорганизмов занять доминирующее положение в системе. Отсюда следует, что результаты как объемной перегрузки, так и нормального режима работы системы водоочистки представляют собой проявления принципов конкуренции видов в смешанных популяциях. Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик

• Системы GLP и GMP в связи с качеством биотехнологических продуктов В целях организации качественного проведения доклинических испытаний лекарственных и других биологически активных веществ (пищевых добавок, агрохимикатов и др.) в промышленно развитых странах (Англии, Германии, США, Франции, Японии и др.) утверждены единые правила системы GLP (Go… Микробиология и биотехнологии
• Контроль и управление биотехнологическими процессами; моделирование и оптимизация Эффективное проведение биотехнических процессов тесно связано с совершенствованием способов контроля и управления. В период предыстории биотехнологии делались отдельные попытки регулировать развитие продуцента с помощью изменений параметров внешней среды. Микробиология и биотехнологии
• Физиология микроорганизмов Бактерии, как и все другие организмы, для существования и воспроизводства себе подобных нуждаются в постоянном обмене веществ с окружающей средой. Превращения веществ в клетке (метаболизм) представлены противоположными, но и взаимосвязанными процессами, направленными, во-первых, на распад сл… Микробиология и биотехнологии
• Элементы, слагающие биотехнологические процессы Биологический агент является активным началом в биологических процессах и одним из наиболее важных из элементов. Номенклатура биологических агентов бурно расширяется, но до настоящего времени важнейшее место занимает традиционный объект — микробная клетка. Микробные клетки могут быть выделены из при… Микробиология и биотехнологии
• Аэробная биологическая очистка сточных вод. Аэробная обработка ила Активный ил с большим содержанием биопродуктов, образующийся в рассмотренных выше процессах, часто подвергают еще одной операции аэробной обработки; фактически она повторяет описанную в предыдущих разделах, но в отсутствие поступления свежих сточных вод. Микробиология и биотехнологии

Источник: https://medbe.ru/materials/mikrobiologiya-i-biotekhnologii/aerobnaya-biologicheskaya-ochistka-stochnykh-vod-osnovnye-kharakteristiki-stochnykh-vod/?PAGEN_2=6

Биологическая очистка сточных вод

Биологическая очистка сточных вод кожевенных и меховых предприятий

В современных условиях природная вода участвует не только в естественном, но и в антропогенном круговороте. В антропогенном цикле вода из природного водоема используется в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, для питьевого водоснабжения, коммунально-бытовых нужд.

Значительная часть воды после ее использования возвращается в виде сточных вод.

По определению сточные воды – это воды, использованные на бытовые или производственные нужды и получившие при этом дополнительные примеси, изменившие их первоначальных химический состав или физические свойства, а также атмосферные воды, стекающие с территорий промышленных предприятий или сельскохозяйственных угодий [].

Сточные воды кожевенного и мехового производства представляют собой сложные гетерогенные многокомпонентные системы, относящиеся к группе высококонцентрированных и токсичных.

В них содержатся химические материалы, как вносимые для проведения технологического процесса, так и образующиеся в результате переработки кожевенно-мехового сырья. Вследствие значительного количества органических веществ сточные воды могут подвергаться загниванию [].

При обработке пушно-мехового и овчинно-шубного сырья на предприятиях меховой промышленности образуется значительное количество сточных вод, характер которых определяется спецификой технологических процессов, осуществляемых в конкретном производстве.

Сточные воды предприятий меховой промышленности содержат большое количество трудноокисляемых органических веществ (шерстный и натуральный жиры, красители различной химической природы, ПАВ), а также токсичные соединения (трех- и шестивалентного хрома) в совокупности с минеральными (в основном серной) и органическими кислотами. Наиболее рациональным способом водоотведения стоков таких предприятий является раздельная схема отведения отмочно-моечных, хромсодержащих и красильных сточных вод, которая позволяет с наименьшими затратами осуществлять их обезвреживание, а также использовать очищенные сточные воды в оборотном водоснабжении предприятия [].

Для сточных вод отдельных процессов мехового производства рН колеблется в широких пределах: от 3,5 до 8,5, однако общий сток представляет собой нейтральную среду с рН около 6,5.

Содержание загрязнений в сточных водах кожевенно-меховой промышленности столь велико, что в случае поступления последних в нативные водные объекты, может вызвать необратимые процессы, включая полное разрушение сложившейся экосистемы. Для охраны водных объектов используется комплекс мер, включающий классификацию водных источников по назначению, установление стандартов на воду и нормативов на сброс сточных вод.

В целом, состав сточных вод обусловлен видом перерабатываемого сырья. Данные воды имеют высокую концентрацию и большое количество ингредиентов: кусочки мездры, сырья и полуфабрикатов, шерсть, сгустки крови, грязь, синтетические ПАВ, консервирующие вещества, сульфиды, растворенные белки, жиры, соли хрома и алюминия и пр.

На кожевенно-меховых предприятиях, кроме производственных, образуются бытовые и атмосферные сточные воды. С территории предприятий их отводят отдельными сетями.

Бытовые сточные воды сбрасываются в городскую канализационную систему, а дождевые и производственные сточные воды сбрасываются в эту систему или водоем после предварительной их очистки на локальных очистных сооружениях.

Сточные воды кожевенных и меховых предприятий относятся к третьей группе, так как в состав данных вод входят как минеральные, так и органические вещества. К минеральным веществам относятся соли: сульфаты, хлориды, сульфиды, соединения хрома и др. К органическим – синтетические и растительные дубители, продукты распада белков, поверхностно-активные вещества, жиры.

Вследствие значительного количества органических веществ, сточные воды подвержены загниванию [].

В настоящее время помимо физических и физико-химических методов очистки сточных вод широко применяется биологический метод очистки.

Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические загрязнения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности.

Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэротенки, биофильтры).

Искусственное культивирование микроорганизмов в специально созданных для них благоприятных внешних условиях (состав питательной среды, избыток растворенного кислорода, температура) резко ускоряет биологическую очистку сточных вод, хотя и требует дополнительных затрат [].

Предложено еще одно определение биологической очистки. Биологическая очистка сточных вод представляет собой биологическое окисление — широко применяемый на практике метод очистки производственных сточных вод, позволяющий очистить их от многих органических примесей.

Процесс этот, по своей сущности, природный, и его характер одинаков для процессов, протекающих в водоеме или очистном сооружении.

Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям, число которых варьирует от 10 6 до 10 14 клеток на 1 г сухой биологической массы (биомассы). Число родов бактерий может достигать 5 — 10, число видов — нескольких десятков и даже сотен.

Такое разнообразие видов бактерий обусловлено наличием в очищаемой воде органических веществ различных классов. Если же в составе сточных вод присутствует лишь один или несколько близких по составу источников органического углерода, т. е. один или несколько близких гомологов органического соединения, то возможно развитие монокультуры бактерий [].

Биологический способ очистки сточных вод от жировых веществ

Общие стоки кожевенных и меховых предприятий содержат до 1800-2460 мг/дм3 жиров или жироподобных веществ. В стоках от процессов отмоки и дубления их количество достигает более 4 г/дм3.

Отработанные жидкости после обезжиривания, промывки свиного сырья и полуфабриката, а также после золения этого сырья содержат еще больше жира. После обезжиривания свиных шкур карбонатом натрия (15-17 г/дм3) в растворе образуется стойкая жировая эмульсия с содержанием жира 8-10 г/дм3.

В настоящее время помимо физических и физико-химических методов очистки широко применяется биологический метод, основанный на жизнедеятельности микроорганизмов – деструкторов жировых веществ.

С учетом того обстоятельства, что сточные воды, содержащие жировые вещества имеют в основном повышенную температуру, селектировано несколько видов термофильных микроорганизмов, способных разрушать жиры при температуре свыше 50оС []. К таким культурам относятся Acinetobacter species, Rhodococcus species. Эффект очистки при таком способе достигает 100%.

Исследователями из Великобритании предлагается использовать специальное устройство для удаления масел и жиров из сточных вод []особенностью такого способа очистки является то, что для деструкции жиров и масел используются специальные культуры микроорганизмов, которые подаются в сточные воды из емкости с содержащей их жидкостью дозатором. Для увеличения эффективности очистки используется эффект флотации: воздух подается в диспергатор на дне.

Биологический способ очистки сточных вод от соединений хрома (VI)

Очистка производственных сточных вод от хрома (VI) имеет очень важное значение. Попадая вместе со сточными водами в водоем, хром губительно действует на флору и фауну, ухудшает органолептические свойства воды, тормозит процессы самоочищения водоема.

К настоящему времени разработаны и внедрены в практику различные способы очистки воды от хрома: химические (реагентные), сорбционные, флотация, электрохимические и биологические.

Биологический способ очистки хромсодержащих сточных вод характеризуется следующими преимуществами: непрерывность процесса, значительное сокращение количества образующегося осадка по сравнению с реагентными способами, снижение эксплуатационных затрат по сравнению с химическими и физико-химическими.

К бактериям, способным трансформировать высокотоксичный шестивалентный хром в малотоксичный, относятся бактерии родов Pseudomohas, Aeromonas и Escherihia. Они могут спокойно переносить концентрацию ионов Cr6+ выше 200 мг/л, время очистки составляет от 1 до 3 суток. При увеличении концентрации хроматов до 350 и 500 мг/л время очистки возрастает соответственно до 20 и 60 сут.

Недостатком способа является то, что микроорганизмы не всегда или трудно приспосабливаются к изменению состава сточных вод и повышению концентрации токсичных компонентов.

В связи с этим перспективным представляется использование биосорбционных процессов для очистки сточных вод гальванических производств.

Сущность биосорбции заключается в объединении во времени и пространстве сорбции загрязнений из сточных вод сорбентом и биохимического потребления компонентов сточных вод микроорганизмами, развивающимися на поверхности сорбента.

В качестве сорбента можно использовать гранулированный активный уголь (ГАУ) марки СКТ. Обработку стоков с шестивалентным хромом проводят в анаэробных условиях.

Учитывая высокую поглотительную способность ГАУ по отношению к шестивалентному хрому, можно сделать вывод о снижении токсичности влияния хроматов на активный ил при совместном использовании сорбционного и биологического процессов. Применение биосорбции значительно сокращает время очистки (в 4,0-4,9 раза) по сравнению с биологической очисткой при той же концентрации шестивалентного хрома.

Очистка сточных вод от шестивалентного хрома с помощью экстракции и мембранной технологии не нашла широкого применения в связи с периодичностью и высокой трудоемкостью проведения операций [].

Биологический способ очистки сточных вод аэротенками

Биологическая очистка сточных вод кожевенной и меховой промышленности проводится совместно с очисткой бытовых сточных вод или раздельно. При раздельной очистке важно сохранить усредненный состав сточных вод и поддерживать рН

Источник: https://biofile.ru/bio/17044.html