Меню Рубрики

Установки и сооружения биологической очистки

Биологические очистные сооружения

Содержание статьи

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

В ходе бытовой и промышленной деятельности человека образуются загрязненные различными компонентами сточные воды.

Для извлечения загрязняющих веществ с последующим сбросом очищенных стоков в водоемы рыбохозяйственного назначения или в систему городской канализации применяются разнообразные методы очистки:

  • механические
  • физико-химические
  • биологические

Механические методы

К первой группе относятся: отстаивание, процеживание, центрифугирование.

Все они применяются для выделения не растворимых в жидкости фракций.

Основные действующие силы тут — гравитационная и центробежная.

1) Под действием силы тяжести крупные частицы опускаются на дно резервуара — отстойника, имеющего коническую форму, и с помощью насосного оборудования или под давлением столба жидкости, накопленный осадок выгружается на стадию механического обезвоживания.

2) Организация тангенциального подвода очищаемой жидкой массы в резервуар способствует созданию вращательного движения – центростремительного ускорения, что значительно ускоряет процесс разделения фаз. Кроме того, выделяются не только грубодисперсные примеси, но и коллоидные частички. На этом принципе основана работа центрифуг.

3) В качестве процеживателей, зачастую, в технологическую схему очистки включаются либо решетки механизированного типа с малой шириной прозоров – барабанные, ступенчатые, грабельные, либо с ручной выгрузкой.

Физико-химическая очистка

Основывается на использовании таких методик как коагуляция, флотация.

Большинство загрязнителей в производственных сливах имеют устойчивую молекулярную структуру и образуют прочные связи с водой.

1) Ввод коагулянтов в систему позволяет ее дестабилизировать и запустить процесс слипания мелких частичек, которые затем в ускоренном режиме выпадают в осадок на дно.

2) Для исключения из стоков тонкоэмульгированных нефтесодержащих продуктов, жировых включений, АПАВ, а также части растворенных в воде органосоединений применяется напорная флотация совместно с реагентной установкой. Способ основывается на возникновении сочетания «пузырек газа-частичка». Механизм образования данного комплекса происходит в два этапа:

— предварительное насыщение водной среды воздухом в специальном напорном баке – сатураторе, при избыточном давлении может производиться либо при пропуске всего объема исходных водных масс через сатуратор, либо – части уже очищенной воды (рециркуляционная схема), что является менее энергоемкой технологией. Подсос воздуха к очищаемой воде осуществляется через эжектор, установленный на напорном трубопроводе насоса.

— снижение давления до атмосферного, при прохождении водной смеси через сопло напорного коллектора. При этом во флотационной емкости растворенный кислород преобразуется в воздушно-жидкостную эмульсию, в которой наблюдается большое количество выделившихся микропузырьков.

К воздушным образованиям присоединяются частички загрязнений, плохо смачиваемые водой. Это ведет к образованию пенного продукта на поверхности резервуара, который, по мере накопления, удаляется скребками на механическое обезвоживание.

Биологические методы

Биологическая очистка протекает за счет функционирования микроорганизмов активного ила, которые осуществляют комплекс окислительно-восстановительных процессов, конечным результатом которых является разложение органических веществ до минеральных соединений.

Источник питания для биомассы — углеводы, белки, жиры, спирты и т.п.

В ходе биореакций стоки освобождаются от растворенных, мелкодисперсных и коллоидных групп загрязнений.

Для организации биологической обработки сточных вод необходимо контролировать следующие параметры:

  • достаточность питательных веществ, поступающих со сточными сливами
  • их соотношение с концентрацией микроорганизмов живой биомассы

В ходе биоочистки может наблюдаться как нехватка органических веществ, так и их переизбыток. В первом случае будет наблюдаться недостаток питательной среды для микроорганизмов, ведущий к потере рабочей дозы в биоконструкции. Во втором — недостаточность оптимального качества снятия примесей.

Для того, чтобы сбалансировать нагрузку на активный ил, специалистами в этой области проводится ряд мероприятий:

  1. Наращивание на очистной станции прикрепленной биомассы. Для этого в аэротенках устанавливаются биозагрузки различных типов, где создаются условия для формирования биоценоза с развитым видовым составом.
  2. Регулировка соотношения с помощью выведения излишков активного ила, образующихся в ходе прироста новых клеток из системы биообработки. Удаление избытков иловой смеси может осуществляться как эрлифтным оборудованием, так и с помощью насосов.
  3. Насыщение иловой смеси оптимальным количеством кислорода сжатого воздуха. В биологические ОС сжатый воздух подается с помощью специально подобранных воздуходувок. Насыщение стока кислородом необходимо не только для самих процессов окисления, но также и для дыхания живых организмов, и хорошего смешения очищаемой жидкости с биоценозом.

В технологии биологической обработки эффективно зарекомендовала себя мелкопузырчатая аэрация с системой барботажа. Мелкие пузырьки обеспечивают насыщение бактериальной клетки растворенным кислородом, а крупные – эффективное его перемешивание с жидкостью.

КРИТЕРИИ УСПЕШНОГО ПРОТЕКАНИЯ БИОПРОЦЕССОВ

Поскольку биологические способы основаны на жизнедеятельности микробиальной массы, особое внимание необходимо уделить условиям среды, в которых протекает образование новых клеток: рН и температуре, присутствию токсичных веществ, наличию биогенных элементов.

Читайте также:  Установка подфарников на приору

Оптимальной температурой для успешного ведения процесса считается 12-30 0 С, рН 6,5-8,5. При нарушении этих диапазонов наблюдается снижение скорости осаждения хлопьев ила, вследствии чего происходит вынос биоценоза, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на качественной характеристике очищаемой жидкости и ведет к повышению влажности осадков, выгружаемых на мехобезвоживание.

Для эффективного изъятия загрязнений и усвоения их совокупностью микроорганизмов в сточных водах должны обязательно присутствовать такие элементы, как азот и фосфор в концентрациях, адекватных количественной характеристике показателя, характеризующего биохимическую потребность в кислороде (БПК). При необеспеченности биоценоза данной подпиткой снижается его осаждающая способность и биоактивность.

Чем больше разница между соотношением показателей химической и биохимической потребностях в кислороде, тем выше наличие в обрабатываемой жидкости примесей промышленного характера, что свидетельствует и о повышении токсичности воды. К токсикантам относят: тяжелые металлы, СПАВ, нефтепродукты.

Поэтому перед проведением биологической ступени очистки, при значительном содержании выше перечисленных веществ, желательно организовывать локальную предочистку в специальных аппаратах – нефтемаслоуловителях и горизонтальных или вертикальных отстойниках с обработкой реагентами, такими как известковое молочко либо сода.

Разновидность бактерий, ведущих процессы очистки, в зависимости от способов дыхания

В биоценозе можно выделить две основные группы бактерий — анаэробные и аэробные.

Аэробные формируются только в присутствии растворенного O2, сам процесс характеризуется полным расщеплением легкоокисляемых органических комплексов до СО2 и Н2О.

Анаэробные функционируют в условиях минимального содержания растворенного кислорода, возможно присутствие химически связанных форм, таких как NO3 и NO2 и т.п.

При этом процессе происходит распад высокомолекулярных веществ до более простых, легкоусваиваемых на последующих ступенях формы. Промежуточными продуктами являются спирты, низкомолекулярные кислоты и т.д.

Кроме того, анаэробы являются более устойчивыми к воздействию больших нагрузок и токсикантов, чем аэробы.

При очистке стоков пищевой промышленности, где содержание органических веществ по показателям БПК5 и ХПК носят высококонцентрированный характер (свыше 1000 мг/дм3), применение одного аэробного процесса экономически и технологически нецелесообразно, так как это связано с:

  • Применением более мощного воздуходувного оборудования
  • Необходимостью разбавления стоков до концентраций ЗВ, обеспечивающих стабильную работу ОС, что ведет к повышению объемов реакторов
  • Образованием большого количества биомассы и дальнейшим ее направлением на более мощные установки для обезвоживания
  • Трудностями по достижению требуемых нормативов очистки при сбросе в водоем рыбохозяйственного назначения

Но и использование только лишь анаэробной деструкции также имеет свои недостатки: не дает высокую интенсивность разложения органики и не обеспечивает очистку до жестких нормативных требований законодательства.

Поэтому в данном случае эффективно применение двухступенчатой анаэробно-аэробной обработке стоков.

СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Представляют собой комплекс емкостей, насосного, воздуходувного и прочего оборудования, предназначенный для очистки сточных вод путем создания специальных условий для развития микрофлоры активного ила.

Далее рассмотрим основные виды биологического емкостного оборудования.

Анаэробные реакторы

Для очистки концентрированных сточных вод в технологических схемах нередко применяются двухступенчатые анаэробные сооружения.

Анаэробные реакторы I ступени нашей компании представляют собой вертикальные цилиндрические емкости, выполненные из стеклопластика, и оснащенные погружными мешалками.

Анаэробные реакторы II ступени представляют собой вертикальные цилиндрические резервуары с коническим днищем, оборудованые технологической загрузкой, на которой непрерывно развивается иммобилизованная активная биомасса. Материал стеклопластик.

При прохождении сточных вод через технологическую загрузку органическая часть растворенных, взвешенных и коллоидных веществ перерабатывается прикрепленными на ней микроорганизмами. Образующийся при этом осадок минерализуется и периодически выгружается насосами на механическое обезвоживание.

В блоки I ступени для поддержания оптимальной дозы ила идет непрерывный его возврат с помощью центробежных насосов из блоков II ступени.

На первой ступени сточные воды мгновенно смешиваются с рециркулируемым активным илом из реакторов второй ступени, обеспечивающим их анаэробную обработку и перевод трудноокисляемых веществ в доступные для последующих ступеней формы.

В блоках анаэробного реактора I ступени создаются высокие концентрации анаэробного ила за счет постоянного его возврата во взвешенной форме. При этом иловая смесь тщательно перемешивается механическим путем, что обеспечивает равномерное распределение ила в водной массе и предотвращает осаждение его на дне и загнивание.

Аэротенки

Подразделяются на смесители и вытеснители. Первые отличаются равномерным распределением стоков по всему объему сооружения. В них осуществляется полное смешение сточных вод с иловой массой. В вытеснителях же снижение содержания загрязнителей происходит постепенно при перемещении жидкости от места ввода до выпуска очищенной массы.

Также аэрационные емкости разделяются на аэротенки и биофильтры. В аэротенках механизм изъятия веществиз стоков происходит в результате деятельности взвешенной в воде активной биомассы.

Читайте также:  Установка деревянной обвязки на винтовые сваи

Биофильтр же оснащен специальным фильтрующим материалом, на котором образуется биологическая пленка – иммобилизованная форма. Она адсорбирует на своей поверхности примеси, которые под воздействием ферментов поглощаются живыми клетками.

Наши блоки биологической очистки работают в режиме биофильтра с затопленной технологической загрузкой и представляют собой цилиндрические емкости, по техническим особенностям разделенные на три зоны – центральную, отстаивания и периферии.

В центральной части установлена пластинчатая загрузка, на которой развивается прикрепленная аэробно-факультативная биомасса, обеспечивающая совместно с возвратным активным илом окисление органических загрязнений сточных вод. В периферийных блоках происходит доокисление органических составляющих и переток в отстойные зоны. В них стоки вначале фильтруются через взвешенный слой биоценоза, а затем проходят тонкослойные модули, где происходит разделение очищаемых вод от биомассы ила.

Биологические пруды

Представляют собой искусственно созданные водоемы, в которых аэрация сточных вод проводится естественным воздухом.

Они имеют существенный недостаток в области наращивания активного биоценоза в зимнее время. Это связано с тем, что при снижении температуры ниже 6 0 С, все биологические процессы прекращаются.

Кроме того, биологические пруды требуют создания больших санитарно-защитных зон (до 200 м).

Поэтому в настоящее время применение искусственно созданных водоемов не находит широкого распространения.

ВЫВОДЫ

Основными преимуществами биологической очистки, проявляющимися при использовании её в различных сферах промышленности — мясной, молочной, рыбной, кондитерской, спиртовой, целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей и т.д., являются:

  1. Удаление широкого спектра загрязняющих веществ – азотных и фосфорных групп, нефтепродуктов, фенолов, СПАВ, соединений во взвешенной, растворенной, коллоидной формах
  2. Экологическая безопасность. Сложные вещества используются живой экосистемой как средство питания, при этом они перерабатываются до простых безвредных продуктов, таких как вода, диоксид углерода и т.п.
  3. Низкая себестоимость очистки. По сравнению с физико-химической очисткой применение реагентов сводится к минимуму.
  4. Использование образующегося в процессе очистки активного ила в качестве удобрений и для рекультивации почв после его обеззараживания. Он содержит большое количество питательных элементов, необходимых для роста и развития растений

источник

Преимущества и недостатки аэрационных установок

Сегодня мы рассмотрим основные вопросы, касающиеся выбора таких установок.

  • Каковы преимущества и недостатки аэрационных установок?
  • Чем различаются между собой установки разных производителей?
  • Как определить необходимый объём аэрационной установки?
  • Стоит ли разделять «чёрные» и «серые» стоки?

Работа этих станций основана на аэробном процессе биологической очистки сточных вод. Иными словами, органические вещества разлагаются микроорганизмами, использующими для своей жизнедеятельности кислород воздуха, которым стоки насыщаются с помощью компрессора или дренажного насоса.

Каковы преимущества аэрационных установок?

  • Высокая степень очистки стоков, достигающая 95-98%. В связи с чем производители ЛОС допускают возможность отведения очищенной технической воды из своих сооружений на рельеф – в поселковую дренажную канаву, кювет, близлежащий лес, водоём и пр. Это существенное преимущество ЛОС над септиками, требующими доочистку стоков в сооружениях почвенной фильтрации (о септиках из бетонных колец, пластиковых септиках и фильтрующих сооружениях для них мы подробно рассказали в наших статьях).
  • Аэрационные установки – оптимальный вариант для автономной канализации, когда на участке глинистые грунты – с плохой фильтрующей способностью. То есть когда очень сложно устроить фильтрующие сооружения. Или когда на участке просто нет места для них. А значит, вариант с септиком отпадает.
  • Аэрационные установки подходят для участков с пучинистыми грунтами и с высоким уровнем грунтовых вод (УГВ). Такие установки изготавливаются из пластика – чаще всего из полипропилена или стеклопластика – в заводских условиях. Поэтому они обладают прочным и герметичным корпусом, снабжённым рёбрами жёсткости и выступающими элементами. Это позволяет ЛОС избежать деформации и выдавливания на поверхность.
  • В сравнении с септиками аэрационные установки реже приходится очищать от избыточного ила. Но откачивать его всё равно нужно.

Каковы недостатки аэрационных установок?

  • Довольно высокая стоимость, особенно качественных изделий.
  • Относительная сложность конструкции: есть подвижные элементы.
  • Энергозависимость. Хотя расходы электроэнергии на работу ЛОС сравнительно небольшие, при отключении электричества установка быстро перестаёт нормально функционировать.
  • Нестабильная работа при условии непостоянного проживания в доме, а значит, неравномерного поступления стоков.
  • Необходимость консервировать установку на зиму, если не предполагается жить в доме в это время года.
  • ЛОС требуют регулярного сервисного обслуживания (нередко 3-4 раза в год), что может доставлять хлопоты домовладельцам.
  • В сравнении с септиками аэрационные установки не столь «всеядны»: есть серьёзные ограничения по тому, что можно сбрасывать в канализацию. Чаще всего нельзя утилизировать туда остатки овощей и фруктов, испорченные продукты, строительный мусор, промывки от фильтров, большое количество стоков с хлоросодержащими препаратами и др. Но можно сбрасывать туда туалетную бумагу, кухонные стоки и стоки от посудомоечных или стиральных машин.
Читайте также:  Установка плагинов тотал коммандер

При консервации аэрационной установки на зиму категорически запрещено откачивать из неё воду, иначе станцию может деформировать или выдавить на поверхность земли. Во избежание этого нужно обязательно оставлять установку заполненной чистой водой.

Чем различаются между собой установки разных производителей?

Можно выделить два основных типа ЛОС в зависимости от того, как осуществляется аэрация – с помощью компрессора или дренажного насоса. Станций первого типа на рынке значительно больше. Это объясняется проверенной временем эффективностью мелкопузырчатой аэрации, которую обеспечивает компрессор.

Установки такого типа представлены торговыми марками «Тверь», «Топас», «Астра», «Евролос» (серия «ПРО»), «Эко-Гранд», BioDeka и др. В общих чертах принцип их работы схож. Стоки последовательно проходят через несколько камер.

Сначала они отстаиваются в приёмной камере, затем поступают в аэротенк – камеру, где насыщаются кислородом воздуха. Воздух подаётся через мелкопузырчатый аэратор, соединенный трубкой с компрессором. Благодаря кислороду происходит интенсивное размножение микроорганизмов, уже содержащихся в сточных водах. Некоторые модели ЛОС дополнены биореакторами (загрузками), способствующими размножению этих микроорганизмов. В результате формируется активный ил, который разрушает органические соединения, имеющиеся в стоках.

Дальше осветлённая вода с частицами ила направляется в ещё один отстойник, где ил оседает и снова поступает в аэротенк. А очищенная вода попадает в следующую камеру, откуда отводится за пределы станции – самотёком или принудительно, с помощью насоса. В зависимости от модели установки перемещение жидкости происходит либо эрлифтами (струйными насосами), либо комбинированно – самотёком и эрлифтами. В некоторых моделях ЛОС предусматривают дополнительные камеры-отстойники, а также биореактор (загрузку) в не аэрируемой камере. На биореакторе образуется биоплёнка из анаэробных микроорганизмов. Всё это призвано повысить качество очистки.

В большинстве станций такого типа компрессор и блок управления находятся внутри самой установки. Этот момент вызывает критику со стороны противников компрессорных станций. Они напоминают, что нельзя исключать вероятность затопления ЛОС. Например, при отключении электричества и прекращении работы насоса, принудительно откачивающего воду из установки. Затопление приведёт к поломке компрессора и блока управления, замена которых обойдётся недёшево.

Впрочем, в некоторых ЛОС эта проблема решена за счёт того, что компрессор вынесен в дом. Однако нужно быть готовым к тому, что постоянно работающий компрессор будет издавать шум, хотя и несильный. Компромиссный вариант – размещение компрессора и блока управления в электроящике, закреплённом на стойке, которая находится рядом со станцией.

Размещение компрессора аэрационной установки в сухом отапливаемом помещении имеет целый ряд плюсов. Во-первых, на компрессор не воздействует влага. Во-вторых, на него не оказывают влияния токсичные газы, образующиеся в очистном сооружении и способные вызывать коррозию медных деталей компрессора. Всё это обеспечивает продолжительный срок его службы. В-третьих, расположенный в отапливаемом помещении компрессор гарантирует качественную очистку стоков в зимний период. Дело в том, что биологические процессы, необходимые для очистки, протекают при температуре воды не ниже +8°С. Если компрессор находится на улице, зимой он будет подавать в установку холодный воздух. И потому есть вероятность снижения температуры воды в ней и, как следствие, ухудшения качества очистки. Если же компрессор находится в доме, то он будет подавать только тёплый воздух, и такая проблема исключена. Более того, когда компрессор расположен на улице, а зимой в доме бывают наездами и стоки поступают неравномерно, есть риск замерзания воды в установке при сильных морозах. Когда компрессор размещён в отапливаемом помещении, этого не произойдёт.

Аэрационные установки второго типа представлены на рынке торговыми марками Kolo Vesi, «Евролос» (серия «БИО») и др. В таких станциях, также многокамерных, сточные воды сначала осветляются, а затем насыщаются кислородом. Насыщение происходит за счёт того, что стоки разбрызгиваются погружным рециркуляционным дренажным насосом на распылитель, после чего протекают через биофильтр с загрузкой. Биофильтр расположен в горловине установки. Он имеет большую площадь поверхности благодаря объёмным загрузочным элементам из синтетического материала. По сути биофильтр выполняет функцию механического аэратора сточных вод. Проходя через биофильтр, стоки очищаются микроорганизмами в виде активного ила и биоплёнки на загрузке. Затем стоки дополнительно отстаиваются и отводятся за пределы станции. Все переливы между камерами станции самотечные. Блок управления вынесен за пределы ЛОС.

источник