Біологічне очищення стічних вод споруд, доочищення
З кожним роком навколишнє середовище забруднюється великими темпами. Людство потребує ефективних системах швидкого очищення водойм. Головне джерело забруднення навколишнього середовища - виробничі стічні води. Вони змінюють життя гідробіонтів, а відповідно і якість води.
Більшість водойм неможливо використовувати для санітарно-побутових і рибогосподарських потреб. Водоочищення стоків підприємств і водопідготовка для їх подальшого використання стоїть на першому місці. Основна проблема очищення - велика різноманітність домішок різного хімічного і біологічного складу. Їх різноманітність зростає з розвитком нових матеріалів і технологій. Популярним способом очищення є біологічна очистка виробничих стічних вод на основі активного мулу. Симбіотичні мулові культури виділяють технічний кисень, необхідний для біологічного окислення. За останнє десятиліття Аераційне обладнання зазнала значної модернізації, яка підвищила його продуктивність в кілька разів. Однак в біологічному очищенні стічних вод існує ряд невирішених проблем. Народне господарство гостро потребує їх вирішенні.
Процеси біологічного очищення
Методи біологічного очищення засновані на роботі системи стічна води - активний мул. Вона має складну структуру з декількома рівнями. В основі біологічної очистки стічних вод лежить реакція окислення в результаті ряду процесів. Починається все з нижчого рівня - обміну електронів між атомами, а закінчується складним біоценозом. Активний мул складається з безлічі різних популяцій найпростіших організмів, що знаходяться в динамічній рівновазі. Воно допускає мале відхилення концентрації в активному мулі певних видів.
Споруди біологічної очистки
Біологічне очищення стічних вод може проходити як в природних умовах, так і в штучно створених людиною.
Природна очищення включає:
- Фільтруючі колодязі при низькому споживанні води - до 1 кубічного метра за добу. Завантаженням є природний грунт місцевого походження.
- Поле для підземної фільтрації використовують при споживанні води більше 15 кубометрів на добу. Фільтрує масою є місцевий грунт.
- Поле фільтрації ефективно при споживанні води до 1,4 тисячі кубічних метрів. Завантаженням є місцевий грунт.
- Траншеї для фільтрації, піщано-гравійні фільтри можуть пропускати від 15 кубометрів води. Для організації очисних споруд використовують систему з привезеного грунту. Актуальними в умовах низької водної проникності місцевих порід.
- Фільтруючі касети здатні переробляти до 6 кубометрів води за добу. Використовують при нізкофільтрующіх грунтах з пропускною спроможністю менше 0,1 кубометра на добу.
- Циркуляційної-окисні канали пропускають від 100 до 1,4 тисячі кубометрів води за добу.
- Біологічні ставки можуть мати природну або штучну подачу кисню і фільтрують близько 1,4 тисячі кубометрів води.
Споруди біологічної очистки використовують в певних умовах:
- середня температура повітря більше 10 градусів;
- грунтові води повинні залягати на глибині більшій метра від поверхні;
- має бути забезпечення потрібної площі для зведення необхідних споруд.
Якщо не дотримується температурний вимога протягом всього року, то вдаються до сезонної експлуатації очисних станцій.
Природна біологічна очистка на основі грунту не завжди можлива. Часто санітарні умови, особливості місцевого клімату і грунту не дозволяють забезпечити необхідні умови для якісної очистки. Вдаються до штучної біологічної очистки стічних вод. До подібних споруд відносять:
- біофільтратори;
- Біодісковие фільтри;
- біофільтри на основі піноскла і пластмас;
- біореактори;
- аераційні установки з повним окисленням;
- аераційні установки на основі аеробного стабілізації надлишкового активного мулу.
Біофільтри на основі піноскла і пластмас
Даний тип біофільтрів особливо ефективний при невеликих витратах води та великому вмісті органічних речовин. Коротко про головне: простота і зручності у використанні, швидка очистка протягом 0,5 години.
Традиційними варіантами біофільтрів є завантаження з керамзиту і щебеню. Піноскло надає ряд переваг спорудах біологічної фільтрації. В першу чергу це будівельний матеріал для забезпечення теплоізоляції. Піноскло має високу міцність; добре протистоїть волозі, пару і газу; не піддається впливу продуктів розкладання і кислот; витримує високі і низькі температури. Активна площа для адсорбції може досягати 200 квадратних метрів на кубометрі. Завдяки великій кількості пір піноскло може утримувати велику поверхню біоплівки. Очищення відбувається швидко і ефективно. Вода за допомогою зрошувача розбризкується по всій поверхні біофільтра.
Пластмасова завантажувальна маса миє бути трьох видів:
- жорстка - частини труб;
- жорстко-блокова - пластмасові листи плоскою і гофрованої форми;
- м'яка - пластмасові плівки.
Завдяки використанню пластмасовою завантаження досягається збільшена активна поверхня і підвищена пустотность. Біоплівка погано сцеплівается з поверхнею, що провокує організацію тільки тонкого шару.
Пластмасові біофільтри НЕ замулюються - досягається максимальний приплив кисню для окислювальних реакцій.
Однак у них є свої мінуси:
- вода надходить нерівномірно, що негативно позначається на роботі аеротенків;
- біоплівка місцями може висихати;
- різницю температур в біоплівки;
Для ліквідації перерахованих недоліків очищення відфільтровані стічні води повторно переганяют через біофільтри. Рециркуляція води вимагає додаткову енергію.
Біодісковие фільтри
Біодісковие фільтри використовують при завантаженні до 1 тис. Кубометрів води. Фільтрує масою служить синтетичний матеріал з низькою щільністю в формі дисків. Фільтри складаються з безлічі секцій з рухомої завантаженням. Диски закріплені на горизонтальному волові з дистанцією в 20 мм. У штатному режимі роботи диски занурюють у воду на 40-45%, але буває і більше. Розмір дисків визначає продуктивність споруди.
Біодісковие фільтри фільтрують воду в такий спосіб: перфорована поверхня обертових дисків покрита біоплівки, а в створюваних гідродинамічних умовах відірвана біоплівка працює з колишньою продуктивністю. Таким чином, спостерігається два режими роботи одночасно: закріпленого біоценозу і активного мулу. Кисень для мікроорганізмів надходить з атмосфери. Час очищення в Біодісковие фільтрах дорівнює 1-1,5 години, а в звичайних аеротенках - 6 годин. До того ж цей вид біохімічної очистки стічних вод не вимагає великих площ, легко переносить зміни в навантаженні і споживає мало електроенергії.
Біодісковие фільтри мають від 3 до 6 секцій. Максимальне навантаження йде на перші два диска. Нітрифікація і зниження концентрації азоту починає відбуватися в третій секції і триває в інших. Досягнутий результат перевершує класичні аеротенки на 40%. Іноді призначають додаткову доочищення від азотистих солей. Біоплівка видаляється за допомогою гравітації.
Біофільтратори
Біофільтратори використовуються при низькому споживанні води - до 600 кубометрів. У процесі біологічного очищення стічних вод видаляються різноманітні забруднення в будь-якої концентрації. Споруди коштують не багато і споживають мало електроенергії. Плюсами є простата у використанні і відсутність особливого догляду.
У біофітраторах передбачено дві зони: сорбционная і освітлення. У сорбційної зоні обертаються диски з пористого матеріалу (пінопласту) за допомогою мотора-редуктора. Розділова перегородка має спеціальні отвори для переливу рідини і зваженої біоплівки. У зоні освітлення активний мул осідає і відсмоктується назад в сорбционную зону, що забезпечує обмін біомасою. Відфільтровану воду виводять з біофільтратора.
Для посилення біопроцесів використовують струменевий аерацію. В цьому випадку мотор-редуктор вже не потрібен. Метод ефективний при очищення води великих обсягів і високим ступенем забруднення БПК.
біореактори
Біореактори є багатоступеневу установку з рухомими барабанами. Продуктивність цього типу споруди від 50 до 700 кубометрів на добу.
Вони складаються з каскаду циліндричних ємностей, об'єднані в систему сполучених посудин. Вода самопливом проходить по патрубкам. Що б забезпечити рівномірну подачу води, в першому піддоні передбачають спеціальну кишеню з щілинним переливом. Очищена рідина збирається в збірному каналі після останньої ємності.
Кожна ємність завантажена волокнистих барабаном для закріплення біоплівки. Він досить легкий і може легко обертатися для природної аерації. Для забезпечення руху всіх барабанів досить одного приводу. На дні ємностей передбачені збірно-відводять канали для збору осаду. Він збирається з усіх бункерів і піддається зневоднення. В низу біореактора встановлені перфоровані труби для відновлення йоржів методом барботування.
Використовувати біореактори можуть навіть некваліфіковані працівники. На їх роботу не впливає ступінь забруднення стічної води органічними речовинами.
Аероціонние установки ефективні в невеликих населених пунктах. Існує два види аераційних установок:
- з повним окисленням;
- зі стабілізацією надлишкового активного мулу.
Обидва види добре зарекомендували в будь-яких кліматичних умовах, на будь-якому грунті і гідрогеологічних показниках. Вони не потребують великої площі для споруд.
Аераційні установки з повним окисленням
Дозволяють повністю очистити стоки. Остаточне кісленіе досягається в 3 етапи:
- велика концентрація органічних домішок стічної води забезпечує активне зростання мікроорганізмів;
- кількість органіки знижується, що обмежує зростання мікроорганізмів; можна спостерігати залежність між збільшенням активного мулу і залишилася органікою;
- розмноження мікроорганізмів скорочується через дефіцит органіки; мікроорганізми починають переробляти відмерлі організми - відбувається мінералізація активного мулу.
Загальний приріст мулу незначний в процесі всього окислення. Його забирають у середньому через 2-3 місяці.
Існують компактні установки (КУ) у вигляді одного металевого блоку. Це невеликий аеротенків-відстійник з примусовою циркуляцією активного мулу. Пропускна здатність установок 12 і 25 кубометрів на добу. Вони оснащені щитами для захисту від низьких температур взимку.
Аераційні установки зі стабілізацією надлишків активного мулу
Під аеробного стабілізацією розуміють окислення органіки при примусової подачі кисню. Кінетично процес схожий з окисленням в аеротенках. Продуктивність не перевищує 1,4 тис. Кубометрів води за добу. При незначно концентрації забруднень процес очищення не займає багато часу і праці. Використовують механічну і пневматичну аерацію. Ускладнюють очистку токсичні та агресивні речовини, які погано окислюються. Основні переваги цього методу:
- проста конструкція споруд;
- немає ймовірності вибуху;
- відмінні санітарно-гігієнічні показателі4
- можливо автоматизація процесу;
- просте обслуговування.
переробка осаду
Осад переробляється в аеробних умовах без подачі кисню. Органічні речовини розкладаються завдяки роботі аеробних мікроорганізмів. Прикладами можуть бути:
- біотуалети для будинків;
- септики;
- відстійники й освітлювачі з двома ярусами - перегнівателі.
У септиках і перегнівателях стічні води відстоюються і обробляється осад.
Якщо забезпечена подача кисню, то органіка в осаді окислюється:
- аеротенки;
- аеробні стабілізатори.
Доочищення стічних вод
фільтруючі колодязі
Природна біологічна очистка не потребує додаткової доочищення. Якщо фільтруючі колодязі правильно побудовані і працюють, то санітарна обстановка навколо споруди задовільна.
Фільтруючі колодязі і біологічні ставки використовуються для доочистки в деяких технологіях. Вони розташовані за спорудами біологічної очистки.
біологічні ставки
Біологічні ставки можуть мати штучну або природну подачу повітря. Концентрація органіки знижується до 5 мг / л. Вони прості, надійні і економічні.
Якщо відсутня можливість побудови біологічних ставків, то вдаються до штучних способів доочистки стоків.
Фільтри з зернистої завантаженням
Завантажувальний матеріал розташований по спадної зернистості. Матеріал, що використовується не є дефіцитним і розташований на багатьох районах. Каркас і фракцію засипки підбирають так, що б зерна вільно надходили в канали. У верхніх шарах стічні води очищаються від суспензій, а в нижніх відбувається тонке очищення. Для піщаних фільтрів потрібно спорудження великого обсягу.
Намивні фільтри і мікрофільтри
Мікрофільтри складаються з сіткового металевого барабана. Очищення БПК до 30%, а зважених домішок - до 70%.
Намивні фільтри - ємність з вмонтовуваними сітчастими елементами. Фільтруючий матеріал намивають на сітки і очищає воду. Стічна вода після намивних фільтрів схожа за складом з річковою.
висновок
Метод очищення вибирається за такими показниками:
- щоденне споживання води;
- нерівномірність подачі стічної води;
- період роботи очисних станцій: сезонно, цілий рік;
- система каналізації;
- середня концентрація органіки, фосфатів та азоту;
- вимоги до очищеної води;
- місцеві умови розташування очисних споруд.
На початку, слід вибирати природні методи очищення - вони самі економічні. Очисні станції повинні повністю очищати і знешкоджувати воду для її подальшого безпроблемного використання.