Биологические очистные сооружения

Стоки обычно состоят из отходов неорганического и органического происхождения. Причём последние из них занимают больший объём. Если от неорганических компонентов стоки легко очистить механическим методом под действием сил гравитации, то для удаления органических составляющих в последнее время применяются разные методики биологической очистки сточных вод. Их может быть несколько. Выбор того или иного способа зависит от разновидности стоков (бытовые или промышленные). В нашей статье мы рассмотрим разные методы очистки сточных вод, а также процессы, протекающие при реализации каждого из методов.

Принципы биологической очистки

Процесс очищения сточных вод начинается сразу после того, как стоки по системе канализационного трубопровода попадают в очистное сооружение. Здесь благодаря используемому способу очистки концентрация загрязнений и органических примесей в стоках резко уменьшается. В зависимости от степени загрязнения стоков используются разные способы очистки или их комбинация. От этого зависит схема, по которой будет сооружаться станция биологической очистки сточных вод.

Важно: сегодня для очищения канализационных стоков повсеместно используются биологические методы. Несмотря на то, что для переработки промышленных стоков используют более сложные установки, чем для очищения бытовых сточных вод, применяются одинаковые способы.

Для этого используются специальные микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности разлагают сложные органические соединения на более простые элементы (углекислый газ, воду и минеральный осадок). Такая переработка позволяет снизить концентрацию органических загрязнителей до приемлемого уровня.

Биологические методы очистки сточных вод – это лишь часть системы очищения стоков. Принципы работы очистных сооружений выглядят так:

1. Поскольку в бытовых и промышленных стоках содержатся не только органические составляющие, которые могут переработать бактерии, но и неорганические элементы, не поддающиеся переработке, их необходимо удалить на первом этапе. Для этого используются механические способы очистки – отстаивание. В процессе отстаивания более тяжёлые и плотные составляющие стоков оседают на дно под действием сил притяжения. Более лёгкие жиры всплывают на поверхность.
2. После этого предварительно очищенные от тяжёлых неорганических загрязнителей стоки подвергаются биологической очистке. В процессе этого воды очистятся от сложных органических соединений, которые в большом количестве присутствуют в них. Биологические способы очистки подразумевают применение специальных бактерий, содержащихся в почве и воде, для разложения (окисления) органики. Для этих целей используют особые аэробные и анаэробные микроорганизмы. В процессе своей жизнедеятельности бактерии очищают стоки настолько, что их можно сбрасывать в грунт.


3. Для бытовых сточных вод вполне хватит описанного способа. А в процессе очищения промышленных стоков используют дополнительные способы, которые позволяют удалять специфические загрязнения. Сюда можно отнести процесс фильтрования, электродиализа, адсорбции, обратного осмоса и т.п.

Две группы бактерий, которые используют для биологической очистки, несколько отличаются друг от друга. Так, микроорганизмы, которые относятся к группе аэробов, могут жить только в условиях с доступом кислорода. Поэтому в очистных сооружениях с их применением обязательно используются средства для насыщения среды кислородом – компрессоры и аэраторы. А микроорганизмы, которые относятся к группе анаэробов, не нуждаются в кислороде, но для них  важно наличие углекислого газа и нитратов.

Методы биологического очищения

Существует несколько методов биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод:

• биопруды;
• фильтрационные поля;
• аэротенки;
• метатенки;
• биологические фильтры.

Биологические пруды

Здесь процессы очищения протекают в открытых водоёмах, созданных искусственным путём. В водоёме стоки проходят процесс самоочищения. Это намного выгоднее, чем использовать искусственные способы очистки. Для обеспечения поступления кислорода в водоём глубина искусственного пруда не должна быть более 1 м.

Поскольку площадь водоёма значительная, это позволяет хорошо прогреться воде, что благоприятно скажется на жизнедеятельности бактерий. Эффективней всего процессы очистки в водоёме протекают в тёплое время года. При снижении температуры среды до +6°С окислительные процессы в воде замедляются. Зимой такой водоём не может использоваться, поскольку бактерии впадают в спячку при минусовых температурах.

Разновидности биопрудов:

• Водоёмы с разбавлением. Здесь стоки перемешиваются с речной водой. После этого они попадают в пруды для очистки. Этот процесс обычно занимает 14 дней.
• Пруды многоступенчатые (без разбавления). Сюда стоки попадают после предварительного отстаивания без разбавления речной водой. Здесь очистка протекает на протяжении месяца. За это время вода перетекает самотёком из одного пруда в другой. Всего может быть около 4-5 водоёмов, которые располагаются каскадами. Этот метод является самым эффективным и недорогим.
• Водоёмы, в которых выполняется доочистка.

Важно: в прудах первого и второго типа можно разводить рыбу.

Поля фильтрации

Здесь биологическая очистка сточных вод протекает на специальных территориях (полях), заселенных колониями аэробных почвенных бактерий.  Эти микроорганизмы окисляют содержащиеся в стоках сложные органические соединения, и после очищения вода впитывается в грунт. Поскольку к верхнему слою почвы поступает больше кислорода, необходимого для аэробных бактерий, процессы окисления эффективней всего протекают здесь.

Стоит знать: такой способ очистки позволяет использовать очищенную воду для полива сельскохозяйственных угодий. Эти территории называются полями орошения.

Такие средства очистки, как поля орошения и биопруды, могут использоваться не везде. Так, есть целый ряд ограничений на их применение:

1. В месте устройства фильтрационных полей и биопрудов не должно быть высокого стояния грунтовых вод. Иначе не полностью очищенные стоки могут попасть в водоносные слои и вызвать загрязнения источников питьевой воды.
2. Использование таких систем возможно только в тёплое время года.

Поскольку поддержание определённой температуры является одним из главных условий для жизнедеятельности бактерий, всесезонную очистку можно выполнять только в искусственных закрытых сооружениях. К ним относятся биофильтры, аэротенки и метатенки.

Аэротенк

Этот метод очищения является наиболее эффективным, поскольку процессы окисления протекают при взаимодействии активного ила с прошедшими механическую очистку стоками. Это взаимодействие выполняется в специальной ёмкости, оборудованной системой аэрации. Всё дело в том, что в иле содержится большое количество аэробных бактерий, нуждающихся в кислороде. При благоприятных условиях они будут очищать стоки от органических загрязнителей. Далее процесс идёт в такой последовательности:

1. Когда переработка органических соединений в стоках завершается, снижается уровень потребления кислорода, и стоки перетекают в следующие секции. Здесь микроорганизмы-нитрификаторы перерабатывают азот солей аммония. В итоге получаются нитриты.
2. Другие бактерии поглощают нитриты и выделяют нитраты.
3. После выполнения этой очистки стоки переходят во вторичный отстойник. В нём активный ил выпадает в осадок.
4. После этого очищенная вода сбрасывается в водоёмы.

Биологические фильтры

Биофильтры наиболее часто используются для обслуживания автономной канализации частного дома или дачи. Это компактная ёмкость с загрузочным материалом внутри. Микроорганизмы (только аэробные бактерии) находятся в биофильтре в форме активной плёнки и выполняют функции биологического очищения.

Такие фильтры делятся на два вида:

• устройства с капельной фильтрацией (низкая производительность, но высокое качество очистки);
• изделия с двухступенчатой фильтрацией (высокая производительность и качество очистки).

Биологический фильтр состоит из следующих частей:

• корпус фильтрующего устройства (загрузка);
• изделие, которое позволяет равномерно распределить стоки по поверхности фильтра;
• дренажная система для отвода воды;
• чтобы обеспечивать подачу кислорода, нужна воздухораспределительная система.

Принцип работы биофильтра очень напоминает процессы, протекающие в аэротенке. Сначала в процессе отстаивания стоки очищаются от крупных тяжёлых частиц. После этого воды перетекают в биофильтр. Здесь аэробные бактерии на плёнке получают со стоками питательные вещества и начинают активно размножаться, что увеличивает эффективность очистки. Поскольку они не могут жить без кислорода, специальная система обеспечивает его подачу в нужное место.

Системы с капельным фильтром отличаются только тем, что в них стоки на биофильтр поступают постепенно, определёнными порциями. При этом вентиляция и подача кислорода обеспечивается естественным путём. Для этого в конструкции предусмотрены открытые пространства.

Метатенк

Конструкция метатенка более простая в сравнении с аэротенком. Обычно это бетонные или пластиковые септики, в которых процессы очищения протекают благодаря жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов.

Анаэробные бактерии обходятся без кислорода, поэтому в конструкции не нужно предусматривать сложную систему аэрации. Эти микроорганизмы производят минимальное количество биомассы, поэтому частота очистки метатенка самая низкая. Это позволяет существенно снизить расходы на эксплуатацию.

Главный недостаток таких сооружений в том, что в результате жизни анаэробные организмы выделяют метан, поэтому от небольшого септика будет исходить неприятный запах, а мощные очистные установки нуждаются в системе, контролирующей уровень загазованности, а также в создании системы эффективного вентилирования, чтобы уберечь обслуживающий персонал.

vodakanazer.ru

Биофильтры

Биофильтры — резервуары, в которых размещена инертная пористая загрузка, через которую сверху вниз просачивается сточная вода. Поверхность загрузочного материала обрастает биопленкой. Исходная вода равномерно распределяется по по­верхности загрузки, а очищенная собирается в поддоне под загрузкой и отводится во вторичный отстойник для отделения от постоянно смывающейся с загрузочного мате­риала биопленки.

В настоящее время в нормальной эксплуатации практически не осталось капель­ных биофильтров и аэрофильтров с гравийной загрузкой. Многие из них требуют ре­конструкции, перевода на интенсивный режим.

Биофильтры могут применяться для удаления органики в сочетании с удалени­ем азота биологическим и фосфора реагентным способом в дополнительных сооруже­ниях, поскольку в диапазоне применения биофильтров — станции производитель­ностью до 20000 м^З/сутки — удаление фосфора биологическим способом нерациональ­но.

Интенсификация работы биофильтров идет в направлении применения в ка­честве загрузки листового материала, что позволяет повысить эффективность очистки. Примером успешного решения в этой области являются биофильтры-стабилизаторы, которые состоят из высоконагружаемого биофильтра и расположенного под ним ре­зервуара, в котором выделены зоны минерализации и отстаивания. Биофильтр-стабилизатор работает в режиме рециркуляции; удаление загрязнений происходит как на загрузке биофильтра, так и в зоне минерализации с помощью избыточной биопленки, которая циркулирует из минерализатора на биофильтр.

При производительности станции до 10000 м^З/сут применяют погружные (роторные) биофильтры. Погружной биофильтр представляет собой вращающийся барабан, полупогруженный в резервуар с поступающей сточной водой. Барабан вы­полняется в виде пластинчатых дисков или пористого материала, обрастающего био­пленкой, которая при вращении барабана периодически оказывается под водой, где контактирует с загрязнениями, и над водой, где контактирует с атмосферным возду­хом.

Очистные сооружения с биофильтрами имеют довольно простую технологи­ческую схему, не требуют дорогостоящего оборудования, просты в эксплуатации. Трудности возникают при заиливании загрузки биофильтра в результате превышения проектных органических нагрузок на сооружение.

Для задержания избыточной биопленки после биофильтров устанавливаются вторичные отстойники, в основном вертикального типа. Избыточная пленка из вто­ричных отстойников должна регулярно удаляться на обработку или иловые площадки, в противном случае загнивающий осадок ухудшает качество очищенной воды. В зави­симости от режима работы биофильтра (капельный или высоконагружаемый) образу­ется разное количество избыточной биопленки: для капельных биофильтров — 8 г/(чел. сутки), для высоконагружаемых — 28 г/(чел.сутки). Влажность осадка, выгружае­мого из вторичного отстойника, около 96%. В целом очищенная вода после био­фильтров имеет показатели, не удовлетворяющие требованиям санитарно-эпидемиологической службы и комитетов по охране природы: БПКполн. и концентра­ция взвешенных веществ — 20-25 мг/л, нитрификация идет слабо, снижение содержания аммонийного азота не превышает 30-40% и его концентрация в очищенной воде 15-20 мг/л в зависимости от исходных концентраций. Очищенная вода часто имеет опалесценцию и мелкую неоседающую взвесь. Поэтому сами по себе биофильтры (кроме погружных) нельзя рекомендовать как перспективные очистные сооружения, но их принципиальная особенность — биологические обрастания на поверхности загрузочного материала (биопленка) — может быть использована при совершенствовании способов биологической очистки. Погружные биофильтры при использовании нескольких сту­пеней могут обеспечить требуемое качество очищенной воды, но область их примене­ния ограничивается небольшими расходами сточных вод.

Аэротенки

Основными наиболее широко применяемыми сооружениями биологической очистки являются аэротенки.

Аэротенки представляют собой резервуары, в которых сточная вода смеши­вается с активным илом и аэрируется с помощью различных систем аэрации. Аэрация обеспечивает эффективное смешение сточных вод с активным илом, подачу в иловую смесь кислорода и поддержание ила во взвешенном состоянии. В процессе окисления органического вещества увеличивается биомасса микроорганизмов и образуется из­быточный активный ил. Отделение активного ила от очищенной воды происходит во вторичных отстойниках, из которых он возвращается в аэротенки (циркуляционный активный ил), а избыточный активный ил периодически выводится из вторичного от­стойника.

Как правило, аэротенки выполняются в виде одного-четырех коридоров .глу­биной от 3 до 5 м и длиной не менее чем в четыре раза больше ширины. Ширина кори­дора не превосходит глубину более чем в 2 раза. При небходимости предусматривают аэротенки длиной до 100 м и шириной коридора до 12 м.

Возможны иные формы аэротенков при условии достаточного перемешивания иловой смеси и эффективного ввода воздуха. Высокая концентрация активного ила ограничена его способностью к отделению от иловой смеси. Практически концентра­ция иловой смеси в аэротенках находится в пределах 1,5-6 г/л. Во вторичном отстой­нике ил уплотняется до концентрации не более 8-10 г/л. При концентрации ила в аэро-тенке свыше 6 г/л расход циркуляционного ила достигает 300% от притока сточной воды, что неэкономично и по расходу энергии, и по требуемому объему вторичного отстойника.

Аэрация иловой смеси производится подачей сжатого воздуха через разного ро­да диспергаторы (дырчатые трубы, пористые пластины, трубы), которые изготавли­ваются из стали, керамических и пластмассовых материалов.

В ФРГ и Финлянции, а в последние годы и в России применяются конструкции мелкопузырчатых аэраторов на основе пористого полиэтилена. Аэратор состоит из основной перфорированной трубы из полиэтилена с насаженным на нее диспергатором из двуслойного пористого полиэтилена: на грубый пористый слой нанесен мелкопорис­тый, что обеспечивает равномерность образования пузырьков воздуха. Аэраторы, выпускаемые в России под названием «Поливом А», просты в монтаже и обслуживании, надежны в работе.

В районах с теплым климатом при небольшой производительности очистной станции могут применяться механические аэраторы — мешалки с вертикальной или горизонтальной осью вращения.

Эжекторная или струйная аэрация основана на вовлечении воздуха струями во­ды, протекающей через суженный участок трубопровода, к которому подведен возду­ховод. Рабочей жидкостью обычно является иловая смесь. Эжекторная система аэра­ции наименее эффективна из перечисленных, но одна из самых простых в монтаже и эксплуатации и поэтому имеет свою область применения: очистные сооружения ма­лой производительности.

Для биологической очистки бытовых сточных вод требуется 1-1,4 г кислорода на 1 г БПКполн. При применении различных типов пневматических аэраторов в традиционной технологической схеме очистки без нитрификации расход воздуха достига­ет 5 -10 м^Зна 1 м^Зисходной сточной воды. Мощность механических аэраторов дости­гает 0,05-0,1 кВт на 1 м^Зсуточной производительности, зона действия одного аэра­тора достигает 30-400 м^З. Система аэрации должна поддерживать в аэротенках кон­центрацию растворенного кислорода от 2 до 5 мг/л.

Прирост активного ила зависит от величины органической нагрузки на аэротенк. При нагрузках выше 200 мг/(г.сутки) прирост ила определяется по формуле:

Р_i= 0,8C_s+0,3L_en(7)

где: C_s— концентрация взвешенных веществ в поступающей в аэротенк сточной воде;

L_en— БПКполн. поступающей в аэротенк сточной воды.

Образующийся в результате прироста избыточный активный ил должен регу­лярно удаляться из системы для поддержания заданной дозы и нормальной работы вторичного отстойника.

Низкие нагрузки (менее 150 мгБПК/(г.сут), при которых происходит более пол­ное окисление органических веществ, дают существенно меньший прирост активного ила:

P_i = 0,35L_en (8)

Аэротенки, работающие при таких низких нагрузках аэротенки полного окис­ления или аэротенки с продленной аэрацией — могут работать без первичного отстаи­вания, что упрощает общую технологическую схему очистки и исключает образова­ние разных по качеству и поэтому требующих специальной обработки видов осадка. С другой стороны аэротенки полного окисления требуют больших объемов и большего расхода воздуха, поэтому в настоящее время применяются чаще всего на очистных сооружениях небольшой производительности.

Требования к глубокому удалению соединений азота, остро стоящая проблема обработки и утилизации осадков (необходимо максимальное снижение количества об­разующегося осадка) делают аэротенки полного окисления весьма привлекательными сооружениями, так как при применении обычных аэротенков все равно необходимо предусматривать дополнительные сооружения для нитрификации сточных вод, со­оружения для стабилизации и обработки осадков. В каждом конкретном случае целе­сообразность применения аэротенков полного окисления нужно определять технико-экономическим расчетом.

Аэротенки в стандартной технологической схеме применяются для удаления ор­ганических и части минеральных веществ (в том числе, биогенных элементов) в пре­делах возможности накопления последних при синтезе органического вещества ак­тивного ила и при сорбции на поверхности хлопка. В стандартной технологической схеме активный ил функционирует в достаточно узких стационарных условиях, под­держиваемых при работе станции.

При необходимости удаления биогенных элементов биологическим методом должны быть созданы нестационарные условия по органической нагрузке и подаче кислорода.

Для отделения очищенной воды от активного ила используются вторичные от­стойники.

Конструктивно вторичные отстойники проектируются как и первичные: верти­кальные, горизонтальные, радиальные. Для повышения эффективности разделения иловой смеси во вторичных отстойниках иногда используется прием остаивания в тонком слое (тонкослойные отстойники). Параметры вторичных отстойников рассчи­тываются по гидравлической нагрузке с учетом концентрации активного ила в аэротенке и его способности к осаждению и уплотнению, выражающейся величиной илового индекса — объема в мл, который занимает 1 г активного ила. Величина илового индекса зависит главным образом от состава сточных вод и органической нагрузки:

при органической нагрузке от 200 до 500 мг/(г.сут) величина илового индекса колеб­лется в пределах 70-100 мл/г, что обеспечивает удовлетворительную работу вторичных отстойников. При увеличении органических нагрузок иловой индекс возрастает, ил плохо оседает в отстойниках, что нарушает работу всей системы.

Сооружения с прикрепленной микрофлорой

Аэротенки с прикрепленной микрофлорой представляют из себя резервуары, конструктивно устроенные как традиционные аэротенки, в которых устанавливается затопленная загрузка, выполненная из инертных материалов. Биомасса микроорганиз­мов присутствует в этом сооружении в виде взвешенного активного ила (как в обычных аэротенках), и в виде биопленки, нарастающей на материале загрузки. Основные ее ви­ды следующие: засыпная загрузка (из зернистых материалов, обрезков пластмассовых труб, керамических элементов); плавающая загрузка; загрузка, находящаяся во взве­шенном состоянии; листовая загрузка из различных синтетических материалов; за­грузка типа «ерш» и некоторые другие /23/.

Технологические преимущества биологической очистки в сооружениях с при­крепленной микрофлорой определяются главным образом тем, что в аэротенке удер­живается высокая доза ила без увеличения циркуляции из вторичного отстойника. Усредненная доза активного ила с учетом того, что часть ила находится во взвешен­ном , а другая в прикрепленном состоянии, достигает 6-8 г/л. Вследствие этого обес­печиваются устойчивые качественные показатели очищенной воды, увеличение окисли­тельной мощности очистных сооружений, сокращение продолжительности очистки и уменьшение объемов технологических емкостей, увеличение возраста активного ила за счет увеличения общей биомассы микроорганизмов и, следовательно, интенсификация процессов нитрификации, возможность осуществления глубокой биологической очист­ки сточных вод.

АООТ ЦНИИЭП инженерного оборудования разработаны рекомендации по глубокой очистке сточных вод в аэротенках с прикрепленной микрофлорой, рабо­тающие с использованием листовой загрузки без взвешенного активного ила. Широкое внедрение этой технологии стало реальным с началом промышленного производства загрузочных блочных материалов, таких как «Поливом», «Водоросль» и др., предназ­наченных именно для канализационных очистных сооружений.

Технология применения прикрепленной микрофлоры позволяет обеспечить устойчивую очистку сточных вод со снижением концентрации БПКполн, до 3-5 мг/л и снижением содержания азота аммонийного до 0,5 мг/л.

В технологиях , направленных на удаление фосфора, прикрепленная микрофлора может применяться в ограниченных пределах. В этих случаях аэротенки с загрузкой должны сочетаться с другими сооружениями.

Нитрификация

Нитрификация производится в сооружениях аналогичных аэротенкам. Отличие заключается в поддержании характерных для процесса параметров: органической на­грузки на активный ил и менее 150 мг/(г.сутки), возраст активного ила около 30 суток, рН более 7. Наиболее эффективны для этой цели аэротенки полного окисления.

Достоинством аэротенков полного окисления является также то, что в них протекают процессы денитрификации, эффективность которой может достигать 60-80%.

АООТ ЦНИИЭП инженерного оборудования на основе собственных разрабо­ток уже с 1974г. начал внедрение аэротенков полного окисления, а в 1989 г.- на очистных сооружениях Зашекснинского района г.Череповца производительностью 100 тыс.м^З/сутки — с использованием одностадийного процесса нитри-денитрификации, где для углубления процесса применена затопленная загрузка с прикрепленной микро­флорой. В последние годы практическое применение этот метод находит на москов­ских станциях аэрации. Так, на одном из блоков Люберецкой станции аэрации про­изводительностью около 250 тыс.м^З/сутки был осуществлен процесс одностадийной нитри-денитрнфикации /24/. Авторы не называют процесс, проходящий в аэротенке, режимом полного окисления (или продленной аэрации), но указанные технологические параметры (органическая нагрузка 130-150 мг/(г.сут), возраст ила от 20 до 40 суток, качество очищенной воды) свидетельствует о работе аэротенка в этом режиме.

При условии осуществления нитрификации в аэротенке необходимо учитывать дополнительный расход кислорода из расчета 4,6 мг 02 на 1 мг окисленного азота. Прирост беззольного вещества бактерий-нитрификаторов составляет примерно 0,16 мг на 1 мг окисленного азота.

На 1 мг окисленного азота используется 8,7 мг щелочности. Поэтому в сточной воде с низкой щелочностью, как это наблюдается практически во всех населенных пунктах Западно-Сибирского региона, процесс нитрификации при биологической очистке не может идти полностью, а рН воды снижается до 5 и ниже.

Для проведения глубокого процесса нитрификации наиболее рационально при­менение прикрепленной микрофлоры. При этих условиях обеспечивается снижение содержания аммонийного азота до 0,5 мг/л.

Денитрификация

Удаление из воды окисленных форм азота нитритов и нитратов, образую­щихся при нитрификации, осуществляют в денитрификаторах. Денитрификаторы — резервуары различной в плане формы, в которых обеспечивается перемешивание ило­вой смеси и сточной воды без подачи кислорода воздуха.

В условиях дефицита оборудования для перемешивания жидкости с легкоосаж­даемой взвесью применяются комбинированные системы перемешивания: механиче­ские скребки с гидравлическими мешалками, вертикальные мешалки с погруженными лопастями.

В настоящее время безусловное преимущество получили погруженные лопаст­ные мешалки с горизонтальной осью вращения и погружные насосы осевого типа. Мешалки могут эффективно перемешивать жидкость и в коридорных резервуарах, и в цилиндрических. При этом расход мощности составляет около 1 кВт на 100 м^Зжид­кости при глубине резервуара до 5 м. Насосы целесообразно устанавливать в перего­родках между коридорами технологических емкостей различого назначения (нитрификатор — денитрификатор — анаэробная зона и т.п.).

Денитрификацию можно осуществлять как в сооружениях со взвешенным ак­тивным илом, так и в установках с прикрепленной микрофлорой.

Для глубокого удаления соединений азота из сточных вод применяется раздель­ное удаление азота аммонийного в нитрификаторе и азота нитритов и нитратов — в денитрнфикаторе. Могут применяться различные схемы ( рис.1), в которых денитрификация может осуществляться в начале, в середине или в конце сооружений. Чаще всего

Рис.1. Принципиальная технологическая схема биологическойочистки сточных вод с биологическим удалением азота и химическим удалением фосфора:

1 — подача сточных вод; 2 — решетка; 3 — песколовка; 4 — водоизмерительное устройство;

5 — денитрификатор; 6 — аэротенк; 7 -вторичный отстойник: 8 — реактор глубокой очистки; 9 — третичный отстойник; 10 — контактный резервуар; 11 — выпуск очищенной воды; 12 — отбросы с решетки; 13 — песок из песколовки; 14 — осадок; 15 — избыточный активный ил; 16, 17 — рециркуляционный активный ил; 18- компрессорная; 19 -сжа­тый воздух; 20 — реагентное хозяйство; 21 — коагулянт; 22 — дозатор дезинфектанта; 23 -дезинфектант

применяется схема: денитрификатор, нитрификатор, вторичный отстойник с рецирку­ляцией активного ила из нитрификатора в денитрификатор, в который подается ис­ходная сточная вода. В этом случае для глубокого удаления окисленных форм азота необходима очень высокая степень рециркуляции активного ила: расход иловой смеси из нитрификатора в денитрификатор достигает 300 -400 %, а циркуляционного ила из вторичного отстойника-100 % от притока сточной воды.

Процесс биологической нитрификации-денитрификации является сравнительно недорогим и экологически чистым.

Удаление фосфатов биологическим методом

В технологических схемах удаления фосфора биологическим способом исполь­зуются анаэробные, аноксичные и аэробные сооружения.

Сооружения для осуществления аэробных процессов описаны выше. Анаэробные и аноксичные реакторы оформляются конструктивно и технологически как упомянутые выше денитрификаторы.

В настоящее время наибольшее применение найдут двухпоточные схемы удале­ния фосфора (как правило, в комбинации с биологическим удалением азота):

— реагентное осаждение из циркуляционного потока иловой смеси — процесс Phostrip(рис.2);

Рис.2. Принципиальная технологическая схема биологической очистки сточных вод с биологическим удалением азота и фосфора (процесс Phostrip):

1 — подача сточных вод; 2 — решетка; 3 – песколовка; 4 — водоизмерительное устройство;

5 — первичный отстойник; 6 – денитрификатор;7 – нитрификатор; 8 — вторичный отстойник; 9 — биореактор глубокой очистки; 10 — третичный отстойник; 11 — выпуск очищенной воды; 12, 13 — циркуляционный активный ил; 14- циркуляционный актив­ный ил на дефосфотацию; 15 — анаэробный резервуар; 16 — уплотнитель; 17 — осветлен­ная вода из уплотнителя; 18 — уплотненный активный ил после дефосфотации; 19 — от­стойник; 20 — дозатор извести; 21 — раствор извести; 22 — осветленная вода после удале­ния фосфатов; 23 — осадок на обработку; 24 — дозатор дезинфектанта: 25 — дезинфектант; 26 — компрессорная; 27 — сжатый воздух; 28 — отбросы с решетки; 29 — песок из песколовки; 30 » осадок из первичного отстойника, 31 — избыточный активный ил

— удаление с избыточным активным илом при использовании на стадии первич­ной обработки сточной воды ацидофикатора (рис.3).

Рис.3.Принципиальная технологическая схема биологической очистки сточных вод с биологическим удалением азота и фосфора:

I — подача сточных вод; 2 — решетка; 3 — песколовка; 4 — водоизмерительное устройство;

5 — первичный отстойник; 6 — анаэробный реактор; 7 — денитрификатор (аноксичная зо­на); 8 — аэротенкнитрификатор; 9 — вторичный отстойник; 10 — контактный резервуар;

11 — выпуск очищенной воды; 12 — отбросы с решетки; 13 — песок из песколовки; 14 — оса­док на обработку; 15 » циркуляционный активный ил; 16 — избыточный активный ил;

17 — компрессорная; 18 — сжатый воздух; 19 — установка для приготовления дезинфек-танта; 20 — дезинфектант; 21 — рециркуляция нитрифициро-ванной иловой смеси; 22 -рециркуляция денитрифицированной иловой смеси; 23, 24 — рециркуляция надиловой воды; 25 — ацидофикатор

Для осуществления метода Phostripнеобходимы анаэробный реактор, уплотни­тель и отстойник. В анаэробном реакторе обработке подвергается циркуляционный поток активного ила из вторичного или третичного отстойников. Продолжитель­ность пребывания в анаэробном реакторе составляет около б ч по расходу циркуля­ционного ила, который принимается равным от 5 до 25% от среднего притока сточной воды. Иловая смесь после анаэробного реактора разделяется в уплотнителе. Осветлен­ная вода после уплотнителя обрабатывается раствором извести дозой 150-200 мг/л по СаО и отстаивается. Продолжительность от­стаивания 1,5 ч. При удалении фосфатов с из­быточным активным илом в технологическую схему включается ацидофикатор. Ацидофика­тор представляет собой анаэробный резервуар, как правило, круглой в плане формы, высота которого должна быть больше диаметра (рис.4).

Рис.4. Анаэробный резервуар, (ацидофикатор):

1 — подача исходного осадка; 2 — отвод осветлен­ной воды; 3 — отвод обработанного осадка; 4 -сборные лотки с полупогружными досками; 5 -ценральная труба; 6 — шнековая мешалк

Ацидофикатор может встраиваться в первичный вертикальный или радиальный отстойник, образуя отстойник-ацидофикатор. Верхняя проточная часть рассчитывает­ся на продолжительность отстаивания воды 2 ч, нижняя — на продолжительность об­работки осадка 3-4 сут. Сточная вода подается в центральную коническую часть со­оружения, постоянно перемешивая осадок, который насосами возвращается в посту­пающую сточную воду.

Перспективной является схема ацидофикации осадка из биокоагулятора, в ко­торый подается избыточный активный ил и происходит интенсивная сорбция ак­тивным илом органических загрязнений.

Биокоагулятором может быть аэрируемая песколовка с продолжительностью пребывания сточной воды 5-6 мин. Продолжительность отстаивания после биокоагулятоара составляет 1 ч.

Регулируемое количество осадка с активным илом (до 20%) подается в ацидофикатор, рассчитанный на продолжительность пребывания до 12ч. Часть осадка возвращается в биокоагулятор для более полного выделения грубодисперсных загряз­нений, осветленная вода подается в анаэробную зону для дальнейшей очистки.

studfiles.net

Биологическая очистка сточных вод

Основным методом очистки сточных вод в общем комплексе очистных сооружений является биологическая очистка.

Биологическая очистка сточных вод осуществляется путем разрушения органических веществ микроорганизмами в аэробных и в анаэробных условиях.

Наиболее эффективна биологическая очистка с помощью аэробных микроорганизмов.

Преимущества аэробной очистки: высокая скорость и использование веществ в низких концентрациях. Недостатки: высокие энергозатраты на аэрацию, необходимость обработки и утилизации большого количества избыточного ила.

Аэробные микроорганизмы весьма разнообразны, большинство из них представлены бактериями, окисляющими различные органические вещества независимо друг от друга.

Очистка стоков с помощью аэробных бактерий может происходить в естественных условиях в биопрудах, на  полях фильтрации. Однако их широкому использованию препятствуют сезонность, небольшая производительность и нерациональное использование площадей. По этой причине на большинстве очистных сооружений, в том числе  проектируемых и поставляемых ООО «Технобридж-М», используются аэротенки, где эффективность биологической очистки в несколько раз выше, чем в естественных условиях.

Для поддержания необходимой концентрации активного ила в аэротенке используется подаваемый в них на рециркуляцию активный ил из вторичных отстойников.

Биологическая доочистка сточных вод после аэротенка происходит с помощью прикрепленной микрофлоры в биореакторах.

Одними из процессов биологической очистки сточных вод являются процессы нитрификации и денитрификации, в ходе которых происходит очищение стоков от соединений азота и биологически окисляемых органических соединений.

Для процессов нитрификации и денитрификации могут быть использованы традиционные сооружения биологической очистки: аэротенки и биореакторы.

Очистка сточных вод с помощью анаэробных бактерий целесообразна при высокой загрязнённости сточных вод органикой. Такая очистка происходит в анаэробных реакторах, представляющих собой емкости, содержащие минимум оборудования. Жизнедеятельность анаэробных микроорганизмов связана с выделением в воздух метана, что требует организации специальных мероприятий. Как правило, анаэробная очистка сочетается с доочисткой аэробными методами.

Прочитать дальше

bioxica.ru

Методы очистки и используемые сооружения

Для выбора сооружений и методов очистки в них для конкретного объекта необходимо определить состав сточных вод. Так как большинство стоков кроме органических загрязнений содержит взвешенные частицы, неорганические загрязнения, мусор, песок, то кроме биологической, они подвергаются механической и физико-химической очистке.

В современных сетях канализации биологическая очистка проводится с использованием двух групп сооружений:

• искусственные (биофильтры, аэротенки);
• сооружения приближенными к природным условиям (очистные пруды, поля фильтрации и орошения, подземная фильтрация).

Рис 01 – Поле фильтрации

Поля орошения – специальные земельные участки, выделенные для биоочистных сооружений. Они одновременно предназначены и для с/х целей. Поля фильтрации – участки, выделенные сугубо для очистки стоков. В биоочистных прудах происходит окисление органики аэробными бактериями. Во время процесса очистки в грунте на поверхности его собирается пленка органики с микроорганизмами, с помощью которых происходит процесс разложения.

Биофильтры

Одним из сооружений, в которых искусственно созданы условия, является биофильтр. Они используются для полного или частичного очищения стоков. В результате процесса показатель БПК_полн достигает 15 мг/л.

Биофильтры представляют собой емкости, в которые загружен фильтрующий материал. На поверхности этого материала развиваются микроорганизмы. Они образуют т. н. биопленку. В качестве емкости для фильтрующего материала используют прочный материал. Когда во время процесса сточные воды проходят через толщу фильтра, загрязнения адсорбируются пленкой и окисляются. В этом процессе участвуют микроорганизмы и кислород. В качестве фильтрующей засыпки используют:

• керамзит;
• асбестоцементные, пластиковые, керамические элементы;
• гравий;
• щебень;
• шлак;
• синтетические пленки;
• металлические сетки.

Для процесса окисления в такие сооружения необходим приток кислорода. Это можно обеспечить как принудительной, так и естественной аэрацией. Надежность работы сооружения достигается равномерным орошением поверхности биофильтра загрязненными водами. Для этого используют приборы распределения стоков разного типа. 

Рис 02 — Биофильтр   

Аэротенки

Другим видом сооружений, возводимых для очистки биологическими методами, являются аэротенки. В них происходит такой же процесс, как и в биофильтрах – окисление микроорганизмами загрязнений в сточных водах. Сооружения такого типа представляют собой емкости, в которых постоянно протекает сточная вода в смеси с активным илом, представляющим собой смесь бактерий аэробного типа, которые окисляют и абсорбируют загрязнения.

Рис 03 – Принцип функционирования Аэротенка 

В сооружение аэротенка должен беспрерывно подаваться воздух для продолжения процессов окисления. Для этого используют системы аэрации и компрессоры. Необходимо следить за тем, чтобы частицы ила постоянно находились во взвешенном состоянии. Это увеличивает их контакт с загрязнениями. Систем аэротенков может предполагать наличие нескольких сооружений, в которых стоки проходят очистку поочередно. При трехстадийной очистке (системой трех иловых культур) применяют разные аэротенки для процессов аэрации, нитрификации и денитрификации.  

Процесс очистки канализационных вод от органики в эротенке проходит в три этапа:

1. Сразу после контакта свежих стоков с илом происходит процесс адсорбции и окисления легко окисляемых веществ.
2. На втором этапе окисляются трудно окисляемые загрязнения.
3. Далее происходит нитрификация аммонийных солей.

Максимальный уровень потребления кислорода достигается на первой и третьей стадиях. После процесса очистки смесь воды и ила поступает в отстойник, где она разделяется. Осевшие частицы ила возвращают в аэротенк, а вода поступает далее.

dc-region.ru

Другие статьи по теме:

Давление воды в водопроводе в квартире норматив Сифон для бани Бак исследование Методы исследования воды Канализационный септик Железо в воде