Биологическая очистка сточных вод

Биологические способы очистки стоков

Значительную часть всех загрязнений в сточных водах составляют вещества органического происхождения. Основных «поставщиков» подобных отходов можно условно разделить на две группы.

  • К первой группе относятся жилищно-коммунальный сектор, крупные животноводческие комплексы, предприятия пищевой промышленности. В их сточных водах содержатся поверхностно-активные вещества (моющие средства), фекальные массы, животные и растительные жиры, растительные волокна, попадание которых в водоем приводит к ухудшению его санитарно-гигиенического состояния, активному размножению в нем сине-зеленых водорослей – «цветению воды», развитию патогенной микрофлоры.
  • Ко второй группе источников загрязнения воды органическими соединениями относятся предприятия нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной, кожевенной промышленности. Их стоки содержат различные нефтепродукты, альдегиды, фенолы, смолы и другие вредные химические вещества, что отрицательно сказывается на состоянии флоры и фауны водоемов, а в некоторых случаях может привести к гибели или сильному угнетению всего биоценоза.

Благодаря заложенным природой механизмам самоочистки, с небольшими количествами загрязнений органического происхождения естественный водоем в состоянии справиться самостоятельно. Содействуют этому содержащиеся в природной воде и грунте бактерии и прочие микроорганизмы, способные перерабатывать сложные органические соединения в простые и безопасные. Однако для очистки стоков крупного предприятия или целого района мегаполиса естественной концентрации содержащихся в природном водоеме микроорганизмов оказывается явно недостаточно.

Метод биологической очистки, в основе которого лежит использование способности некоторых микроорганизмов минерализовать органическую субстанцию, применяют и на очистных станциях. Для повышения продуктивности очистки стоков природный процесс разложения органических загрязнителей бактериями искусственно интенсифицируется.

Аэробные и анаэробные бактерии

Аэробные и анаэробные бактерииМикроорганизмы, используемые для переработки сточных вод, разделяют на аэробные и анаэробные. Аэробные бактерии, как и большинство населяющих нашу планету организмов, могут существовать лишь в кислородсодержащей среде. Под воздействием этих бактерий происходит полное расщепление органических соединений до воды и углекислого газа. Одновременно с окислением органики происходит синтез биомассы бактерий (до 60% от всей выделяемой при окислении энергии идет на прирост биомассы). В общем виде биохимическое окисление органической субстанции в аэробных условиях может быть представлено следующим уравнением:

CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + биомасса бактерий

где CxHyOz – органическое соединение.

Для эффективного функционирования колоний аэробных бактерий требуется высокое содержание в воде кислорода, что в условиях очистных сооружений означает необходимость осуществления принудительной аэрации. Анаэробные микроорганизмы обходятся без кислорода и отличаются значительно меньшим приростом биомассы (~8% от всей выделяемой энергии). Бактерии этого типа способствуют бескислородному (анаэробному) брожению органической субстанции, а в процессе их жизнедеятельности образуется метан:

CxHyOz -> CH4 + CO2 + биомасса бактерий

Анаэробные методы очистки сточных вод применяют при высоких концентрациях органики, превышающих предельно допустимые для аэробных бактерий. А вот при низком содержании органических загрязнителей анаэробные микроорганизмы, напротив, малоэффективны, поэтому стоки, очищенные анаэробно, должны затем доочищаться в аэробных условиях.

Станции и сооружения биологической очистки сточных вод

С технической точки зрения существует несколько способов реализации биологической очистки стоков. Аэробное окисление может осуществляться как в открытых водоемах (биологических прудах, полях фильтрации), так и на биофильтрах или в аэротенках. Анаэробное сбраживание проводят в метантенках. Выбор типа очистного сооружения осуществляется с учетом объема сточных вод, состава и концентрации в них загрязнений, а также климатических и гидрогеологических условий.

Биологические пруды – открытые водоемы, заселенные штаммами водных аэробных бактерий. Как правило, пруды используют для доочистки воды в комплексе с другими очистными сооружениями. Биологические пруды могут быть как с естественной, так и с искусственной аэрацией. Эксплуатация последних, естественно, обходится дороже, но зато они позволяют сократить время очистки с 30-60 до 2-3 дней. Для обеспечения эффективной естественной аэрации требуется малая глубина водоема и большое количество в нем водорослей, насыщающих воду кислородом.

Поля фильтрацииПоля фильтрации – специальные участки, отведенные для сброса сточных вод и заселенные штаммами почвенных аэробных микроорганизмов, которые окисляют присутствующие в воде органические загрязнители. Наиболее интенсивно окисление происходит в верхних слоях почвы, благодаря свободному доступу к ним кислорода. Если очищенные подобным образом стоки используют для орошения сельхозугодий, такие участки называются полями орошения.

Естественно, для применения открытых систем биоочистки сточных вод существует ряд ограничений. Во-первых, в местах расположения биологических прудов и полей фильтрации не должно быть близкого залегания грунтовых вод, чтобы не произошло их загрязнения недоочищенными стоками. Во-вторых, использовать открытые системы можно лишь в летний период. При температурах ниже 100C активность микроорганизмов существенно снижается, и их состояние становится близким к анабиотическому. Для всесезонной очистки сточных вод требуются искусственные сооружения, позволяющие в любое время года поддерживать необходимую температуру, концентрацию в воде кислорода и т.д.

водаУзнать подробнее про химические методы очистки сточных вод Вы можете по приведенной ссылке.
Правила приема стоков в канализацию описаны здесь: /ochistka-vody/sv/priem-stochnyh-vod-v-sistemu-kanalizacii.html.

В биофильтрах подлежащие очистке стоки пропускаются через слой крупнозернистого материала (керамзита, шлака, гравия и др.), поверхность частиц которого заселена колониями аэробных бактерий. Присутствующие в воде примеси улавливаются микроорганизмами и подвергаются ими биохимическому окислению. Таким образом, при использовании биофильтров искусственно воссоздаются условия очистки воды на почве, т.е. на полях фильтрации.

АэротенкиНаиболее эффективным и высокопродуктивным способом биологической очистки сточных вод является применение аэротенков – огромных резервуаров, заполняемых подлежащей очистке водой. Аэробные бактерии, живущие на хлопьях активного ила, в благоприятных условиях избытка питательной среды и кислорода, нагнетаемого внутрь аэротенка барботирующими устройствами, активно размножаются и перерабатывают присутствующую органику.

Метантенки в техническом плане гораздо проще. Как правило, это обычные железобетонные септики, в которых под действие штаммов анаэробных бактерий происходит процесс брожения органики. Благодаря тому, что анаэробные микроорганизмы обходятся без кислорода и производят малое количество биомассы, отпадает необходимость в искусственной аэрации и частой очистке тенка от избытков ила, что существенно снижает расходы на эксплуатацию очистного сооружения. Основной недостаток метантенков заключается в том, что в результате анаэробного брожения происходит выделение метана, и, следовательно, требуется осуществление контроля за содержанием газа – при больших объемах перерабатываемых сточных вод и плохом воздухоотведении это может быть небезопасно для обслуживающего очистное сооружение персонала.

Видео по теме

На приведенном видео представлена система биологической очистки:

Биологические методы достаточно эффективны для очистки сточных вод от органических загрязнений. Однако добиться действительно хорошего результата и получить на выходе относительно чистую воду позволяет лишь комплексное применение различных методов. До попадания в систему биоочистки сточные воды должны подвергаться механической очистке, а после нее – дезинфекции и обеззараживанию (хлорированию, воздействию ультразвука, электролизу, озонированию и т.д.).

Следует также заметить, что возможности бактерий не безграничны. Они могут очистить воду от незначительных примесей органики, но справиться с органическими соединениями, лишь слегка разбавленными водой, они не в состоянии. Для каждого загрязняющего вещества есть некоторая пороговая концентрация, превышение которой приводит к гибели микроорганизмов.


Понравилась статья? Следите за обновлениями в ВКонтакте, Одноклассниках, Facebook, Twitter, Google+ или подпишись на рассылку!

Комментарии

Добавить комментарий

Plain text

  • HTML-теги не обрабатываются и показываются как обычный текст
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.