Очистка сточных вод

Биологическая очистка стоков — эффективная процедура очищения отработанной воды от вредных примесей путем специально выращенных микробов. Принцип действия данного метода заключается в воссоздании естественного процесса для безопасного устранения вредных примесей из сточных вод. Его применение актуально как для бытовых, так и для промышленных целей. Возможно использование метода биоочистки стоков в комплексе с механическим и химическим воздействием.

Принцип действия биологической очистки

Биологическая очистка производится после механической фильтрации сточных вод. Принцип действия заключается в использовании специальных микроорганизмов, способных расщеплять органические соединения до простых веществ — воды, углекислого газа, метана, сероводорода. Полученные после распада продукты являются источником питания для бактерий.

В сточных водах содержится аммиак, нитраты и аминокислоты. В их состав включен азот, который тоже поддерживает жизнедеятельность микробов. Минеральные соли состоят из калия и фосфора. Чем больше этих веществ в стоках, тем активнее размножаются микробы. Соответственно, от интенсивности их деятельности зависит степень очистки воды в резервуарах.

Состав бытовых сточных вод

Современные жилые дома и здания промышленного назначения оснащены водопроводной и канализационной системы. Первая предназначена для питья и хозяйственных нужд, вторая — для удаления загрязненной жидкости. Стоки содержат не более 1% вредных веществ. Несмотря на это требуется тщательная очистка жидкости для ее повторного использования.

Химический состав и степень концентрации загрязнений стоков могут отличаться. Основные примеси — тверды и растворимые вещества. Удаление неорганических соединений осуществляется с помощью простой фильтрации, а разложение органики требует использования более сложных сооружений. Если проигнорировать данный этап, биологические соединения начнут разлагаться. Из-за этого ухудшится состав воды и возникнет неприятный запах.

В сточную воду попадают жиры, моющее средство, сульфаты и другие вещества. Они не растворяются самостоятельно. Для их исчезновения требуется использование биологическая очистка отработанной жидкости.

Это особенно важно за городом, где нет централизованного водопровода. Для устранения вредных веществ из отработанной воды используется скважина и выгребная яма. При их отсутствии высок риск проникновения неочищенной жидкости в кран и последующему отравлению проживающих в доме.

Методы очищения стоков

При небольшой концентрации вредных примесей в малых объемах стоков очистка осуществляется естественным путем. Но большинство загрязненных жидкостей нуждается в дополнительной обработке. Чаще всего комбинируют несколько способов очистки, а естественный метод является лишь дополнением. Наиболее распространены следующие методы очистки стоков:

Механический. Суть заключается в использовании специальных фильтров для отстаивания жидкости. Для этой цели устанавливаются сита, решетки, уловители. С их помощью выполняется первичная очистка, которая заключается в отлове крупного мусора и крупнофракционного песка. Вода попадает в отстойник, где неорганические соединения преобразуются в осадок. Данный метод используется в любых очистительных сооружениях, но его недостаточно для полного устранения химических и биологических веществ.
Химический. Данный способ применяется для удаления растворенных веществ, которые могут нанести вред окружающей среде. Для очистки используются реагенты. Они вступают в реакцию с содержащимися в стоках веществами, в результате чего твердые частицы полностью растворяются.
Физико-химический. Этот метод представляет собой комбинацию механического и химического методов. Благодаря этому удается устранить все виды вредных примесей. В данную категорию входят коагуляция, электролиз и экстракция.
Биологический. Суть метода заключается в использовании специальных микробов, которые избавляют жидкость от вредных примесей естественным путем.

Методы биологической очистки стоков

В зависимости от состава стоков и прочих факторов используются различные методы биоочистной системы. Для очистки жидкостей применяются следующие виды сооружений:

аэротенки;
биофильтры;
станции биоочистки;
мембранные реакторы;
биологические пруды.

Аэротенки

Сооружение для аэробной биоочистки стоков предназначено для жидкости, которая очищена механическим путем и помещена в емкость с активным илом. Резервуары разделены на несколько секций, каждая из которых насыщается кислородом. Ил содержит огромное количество микроорганизмов, поддержание жизни которых обеспечивается благодаря органическим отходам.

Очищение высокоэффективно при соблюдении всех технологий. Для интенсивной работы микробов необходим кислород, поэтому обеспечивается непрерывное поступление воздуха в резервуар. Микроорганизмы активно размножаются, поэтому очищение стоков происходит быстрее. При уменьшении количества органики снижается расход кислорода, что приводит к перемещению воды в следующие отсеки.

Следующий этап работы сооружение — обработка воды с помощью нитрификаторов. Это особые микробы, которые синтезируют содержащийся в аммонийных солях азот в нитриты. Допустимо использование нескольких видов микробов для образования нитратов. После выполнения всех ступеней очищения вода попадает в следующий отсеке, где происходит отделение ила. Полностью очищенную воду направляют в водоемы.

Биофильтры

В загородных домах часто используют биологические фильтры — небольшие емкости, в которые помещают очищающие материала с микроорганизмами. Они состоят из корпуса, распределителя, дренажной и воздухораспределительной систем. Принцип работы бактерий следующий: микробы расщепляют органические соединения на простейшие компоненты, необходимые поддержания их жизнедеятельности.

Биофильтры бывают двух видов:

с капельной фильтрацией — для устройств характерна низкая производительность, но при этом они эффективно очищают сточные воды от загрязнений;
двухступенчатые — работают быстрее устройств с капельной фильтрацией, но не так эффективно очищают стоки.

Станция биоочистки сточных вод

Станция биоочистки — сооружение, состоящее из четырех отделов. В каждый из них подается кислород и активный ил. После прохождения всех этапов очищения вода полностью избавляется от вредных примесей. Ее можно использовать в быту и промышленных целях.

Агрегат компактный несмотря на наличие нескольких блоков. Он удобен в применении, его можно монтировать или перемещать на разные места. Для эффективной работы устройства требуется регулярное обслуживание. Необходимо промывать секции станции при помощи моющей установки высокого давления.

Мембранный биореактор

В основе метода использование мембранного биореактора, способного фильтровать стоки на микроскопической и анаэробной стадии. Мембрана бывает трубчатой, половолоконной и плоскорамной. Она задерживает вредные примеси. Часто механическую фильтрацию дополняют биологической очисткой с участием микробов. Метод можно применять на предварительной и завершающей стадии очищения. Это обеспечивает полное удаление лишних солей из сточных вод.

Биологические пруды

Биопруд — один из самых простых и выгодных методов освобождения стоков от загрязнений. Водоем занимает гораздо больше пространства, чем любое из вышеперечисленных очистных сооружений. Его глубина составляет более одного метра. Для эффективной очистки сточных вод важно наличие хорошей циркуляции воздуха, так как микробам для жизнедеятельности необходим кислород.

Благодаря большому размеру биопруда вода хорошо прогревается, а микробы интенсивно поглощают органику. Предпочтительно применение данного способа летом, так как при низких температурах замедляется процесс окисления. В мороз микробы впадают в анабиоз, поэтому неспособны выполнять свою функцию.

Существует три вида биологических прудов:

водохранилища для доочистки стоков;
пруды с разбавлениям — стоки смешиваются с речной водой;
водоемы с несколькими ступенями без разбавления — сточные воды попадают в пруд после отстаивания, чаще всего они размещаются каскадным способом.

Отличие методов во времени, необходимом для полного очищения жидкости от загрязнений. На очистку жидкости в водоемах с разбавлением требуется две недели, а многоступенчатая очистка занимает месяц.

Особенности доочистки стоков

После очистки вода становится пригодной для технических и сельскохозяйственных нужд. Иногда жидкость сбрасывается в ближайшие реки. Если жидкость была очищена не полностью, наносится вред экосистеме. В связи с этим требуется доочистка сточных вод для их повторного применения. Она состоит из нескольких процессов:

дезинфекция;
уменьшение содержания взвесей;
снижение объема химических соединений;
насыщение воды кислородом, благодаря чему ее можно использовать на объектах рыбного хозяйства.

Суть доочистки заключается в использовании биореактора с заглубленной очищающей средой. Например, использование нитрификатора для полного устранения азотных соединений из стока. При выборе вида очистного сооружения учитывают местные условия и степень очистки стоков. Иногда для эффективной очистки требуется частичная модернизация очистительных станций.

Принцип работы бактерий

В процессе переработки стоков используются аэробные и анаэробные микроорганизмы. Первые функционируют исключительно в кислородосодержащей среде, за счет чего полностью расщепляют органику и синтезируют собственную биомассу. Но если содержание органических веществ высокое, применяют анаэробный метод очистки.

Аэробная очистка

Суть метода заключается в использовании биопленки и активного ила. Стоки помещают в резервуар с микроорганизмами, затем подают кислород. В результате происходит окисление органики и нитрификация соединений. После нескольких циклов отстаивается жидкость. Часть ила остается в системе, а излишки используются для дальнейшей переработки. Перед подачей воды в водом производится дополнительная очистка.

Анаэробное очищение

При большом содержании органических и твердых частиц требуется метаногенез — процесс расщепления веществ, происходящий при участии анаэробных микробов. В резервуар со стоками помещаются микроорганизмы. При взаимодействии с ними вредные вещества превращаются в метан и углекислый газ. После удаления газов из образуемого осадка отделяется ил. Полностью очищенную жидкость отправляют в водоем. После сушки и дезинфекции ил пригоден для компостов.

Плюсы и минусы биологической очистки стоков

Основными преимуществами использования биологической станции для очистки стоков являются:

экологичность — при использовании этого способа исключено нанесение вреда окружающей среде;
доступность — биологическая очистка стоков обходится дешевле по сравнению с другими способами;
автономная работа сооружения — не требуется использование специальных реагентов, а для контроля работы станции достаточно одного специалиста;
небольшой объем отработанных веществ — по окончании очистки оставшиеся вещества, в том числе метан, можно легко устранить из воды и использовать для других нужд.

У метода есть и ряд недостатков:

сложности с поддержкой нужного количества микробов — если объем микроорганизмов в очистительной системе уменьшится, то эффективности очистки сточных вод снизится;
переработка не всех видов органических соединений — некоторые вещества уничтожают микроорганизмы, поэтому необходимо своевременно проводить проверку воды и удалять выявленные примеси;
необходимость в строгом соблюдении технологий очистки — нарушение технологии может значительно снизить качество очистки сточных вод;
большие вложения в очистные сооружения — установка очистительной станции требует крупных финансовых вложений, но со временем они окупаются.

Заключение

Биологическая очистка — эффективный метод удаления вредных веществ из отработанной жидкости. Он применяется для бытовых и производственных нужд. Его суть заключается в полной переработке органических и минеральных загрязнений. При соблюдении технологий процесс безопасен и высокоэффективен, а также предотвращает загрязнение окружающей среды.