В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод?

Уровень современной промышленности обуславливает максимальную интенсификацию всех технологичных процессов, и сопутствующую ей экономию средств.

Схема биологической очистки бытовых сточных вод.

Для того чтобы снизить производственные расходы большинство прогрессивных предприятий практикуют безотходное производство, которое обеспечивает наиболее рациональное использование всех ресурсов.

Одной из главных особенностей данной технологии, предопределяющих её сущность, является вторичное использование сточной воды. Для того чтобы можно было заново применять уже отработанные сточные воды требуется их качественная очистка и обеззараживание.

1 Какое назначение биологических способов очистки воды?

На сегодняшний день максимальная фильтрация воды возможна исключительно при комбинировании доступных методов очистки — ни один отдельно взятый способ не может гарантировать достаточную эффективность.

В то время как организация поэтапного процесса, когда каждый способ очистки отвечает за удаление определенных загрязняющих веществ, дает возможность получить необходимый результат.

Ключевым способом обработки стоков является микробиологическая очистка воды, в её основе лежат естественные закономерности биохимического самоочищения природных водоемов, которые имитируются при помощи промышленных технологий.

Кроме очистки сточных вод промышленных предприятий, биологические методы обработки воды показывают отличную эффективность при очистке коммунально-бытовых стоков.

В этом случае раскрывается одно из главных достоинств такого метода: биохимическая очистка воды делает возможным её дальнейшее использование в сфере сельского хозяйства в качестве удобрений. Биохимический метод очистки считается одним из самых популярных и востребованных в этой сфере.

В целом, проанализировав сферы применения биологической очистки сточных вод, можно сделать вывод, что данный способ распространяется практически на все области промышленности:

• Фармацевтическая промышленность;
• Пищевая промышленность;
• Химическая промышленность;
• Целлюлозно-бумажное производство;
• Сфера санитарно-гигиеничного обслуживания;
• Сельско-хозяйственная сфера;
• Нефтеперерабатывающая промышленность.
  
  

  Крупные очистные сооружения для биохимической обработки сточных вод.

Идентичная естественной биологическая флора, которую содержат современные биофильтры, дает возможность получить высококачественную очистку бытовых и промышленных сточных вод.

А они уже, впоследствии, могут повторно применятся в технологических процессах, либо безопасно утилизироваться, не оказывая, при этом, негативного влияния не экологию.
к меню ↑

2 Преимущества и недостатки

Способ биологической очистки заключается в том, что окисление, расщепление и последующее уничтожение органических загрязнений сточной жидкости является результатом процесса жизнедеятельности простейших микроорганизмов.

Эти микроорганизмы искусственно культивируются в специальных устройствах (биофильтры, аэротенки и т.д.), через которые проходит обрабатываемая вода.

Всю совокупность биологических методов обработки условно разделяют на две группы, которые зависят от вида используемых микроорганизмов:

• Аэробный способ – для очистки воды применяются бактерии, жизнедеятельность которых возможна только при неограниченном доступе кислорода;
• Анаэробный способ – использование микроорганизмов, которые не нуждаются в кислороде.

Пустой резервуар для биологической очистки сточных вод в бытовых условиях.

Также иногда выделяют ещё одну – азотную группу, это бактерии, которым для жизни необходима насыщенная азотом среда.

к меню ↑

2.1 Аэробная биологическая очистка

Аэробный способ очистки бытовых и промышленных вод дополнительно делится на категории, которые определяются типом используемых резервуаров, где выполняется обработка стоков.

Это могут быть: биофильтры, биологические пруды, поля фильтрации, либо аэротенки. В целом, непосредственно на саму сущность метода очистки, вид резервуара не оказывает никакого влияния – все они имеют идентичный способ минерализации загрязняющих веществ.

Основным биологическим веществом для аэробной очистки является «активный ил», который иногда называют биопленкой. На каждом предприятии, в зависимости от состава сточных вод, структура активного ила будет разной.

Сам по себе активный ил существует в виде хлопьев темно-коричневого цвета, размер которых не превышает пары сотен микрометров. Среднестатистический ил на 30% состоит из твердых неорганических частиц, а на 70% из живых микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности используют твердые частицы как среду обитания.

Основную часть бактерий в активном иле составляют организмы семейства Pseudomonas, однако разный состав стоков будет определять преобладающую группу микроорганизмов.

Главной характеристикой активного ила, которая предопределяет его очистные способности, является возможность бактерий использовать органические загрязнители как средство питания. Такие бактерии поглощают внутрь своей клетки загрязняющие вещества, которые там подвергаются изменению биохимической структуры.

В целом, полная аэробная биологическая очистка бытовых и промышленных стоков, при выполнении всех технологических требований, способна обеспечить удаление около 90 процентов всех окисляемых загрязнений содержащихся в воде.

На сегодняшний день технология аэробной очистки требует искусственного ускорения процесса, так как его естественное протекание требует больших временных затрат. Естественная аэробная биологическая очистка осуществляется на специальных полях фильтрации, такой способ, помимо длительного периода протекания, характеризуется ещё и слабой эффективностью, которая не превышает 50% по большинству наиболее распространенных загрязнителей.

Для того чтобы в промышленных условиях ускорить аэробный метод используются специальные емкости, при пребывании в которых сточные воды искусственно насыщаются кислородом. Такие резервуары на дне имеют пористые контейнеры из полимерного материала, в которых культивируются колонии микроорганизмов.

Под контейнерами располагаются аэраторы – трубы с маленькими отверстиями, что наполняют воду кислородом. Также катализирующим фактором является температура жидкости, которая должна поддерживаться на необходимом уровне.

К слову, и сами микроорганизмы производят определенную регуляцию среды обитания – в процессе окисления и разложения органических загрязнений происходит выделение значительного количества энергии, что существенно повышает температуру жидкости.

Такие устройства для биологической обработки воды, помимо промышленных очистных сооружений, получили широкое распространение и в бытовых условиях – биофильтры часто применяются при конструировании септиков. Или небольших очистных конструкций индивидуального использования на загородных коттеджах и дачах.
к меню ↑

2.2 Анаэробная биологическая очистка

Анаэробный способ очистки подразумевает превращение органических загрязнителей после протекания всех реакций в форму биогаза – метана, который используется в дальнейших технологических процессах для сжигания.

Микроорганизмам, для преобразования загрязнителя в метан, необходимо выполнить 4 этапа разложения:

1. Трансформация органических веществ в мономерные соединения.
2. Мономеры в процессе ферментативного распада переходят в форму короткоцепочечных кислот.
3. Кислоты окисляются в уксусную кислоту.
4. Далее, происходит образование метана, совместно с которым выделяется углекислый газ.

Состав биогаза, который будет выделяться, и концентрация в нём метана, зависит от состава загрязнений стоков.

Анаэробный способ очистки является основным методом биологической обработки воды в химической и пищевой промышленности, а также бытовых системах фильтрации сточных вод.

Такие биофильтры не теряют эффективность при повышении концентрации загрязняющих веществ в жидкости, кроме того, теряет актуальность вопрос утилизации излишнего количества активного ила.

Немаловажным преимуществом анаэробного метода является уменьшение расходов на оборудование, и сопутствующих эксплуатационных расходов, так как для протекания анаэробной очистки не нужна искусственная аэрация воды.

В целом, эффективность биологической очистки сточных вод бытовых и промышленных предприятий зависит от следующих факторов:

• Сточная вода не должна содержать какие-либо агрессивные токсичные вещества (они могут стать причиной гибели микроорганизмов);
• Поддержание оптимального температурного режима;
• Соблюдение граничной допустимой концентрации загрязнения стоков, важно учитывать нагрузку на ил, по количеству веществ-загрязнителей;
• Время протекания реакции;
• Необходимый уровень аэрации;
• Особенности конструкции очистного сооружения.

Стоит понимать, что любой способ биологической обработки является лишь одним из этапов, необходимых для полной очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Для того чтобы стоки могли повторно участвовать в технологических процессах либо безопасно утилизироваться, им нужно пройти как минимум 3 стадии очистки: механическую, биологическую и обеззараживание.
к меню ↑

3 Необходимое оборудование

Очищенная биологическим методом жидкость проходит последний этап обработки.

Биологические методы очистки сточных вод требуют использования оборудования, которое классифицируется на следующие группы.

Сооружения для естественной очистки стоков:

• Поля фильтрации (разделяются на поля наружной и подземной фильтрации);
• Фильтрующие колодцы (в основном применяются в бытовых условиях);
• Песчано-гравийные фильтры;
• Каналы циркуляционного окисления;
• Биологические водоемы с природной аэрацией.

Устройства для искусственной биологической очистки воды:

• Биофильтры, загружающиеся пеностеклом;
• Дисковые биофильтры;
• Биофильтраторы;
• Биореактор для очистки сточных вод;
• Биофильтры с затопленной ершовой загрузкой;
• Установки продленной аэрации – аэротенки (способ полного окисления);
• Установки для аэрации со стабилизацией лишнего количества активного ила.

Наиболее распространенным устройством, как в промышленной сфере, так и для очистки бытовых стоков, являются аэротенки. Такие биофильтры в основном выполняются в виде прямоугольных резервуаров с глубиной в 1-2 метра и оснащаются искусственными системами наполнения воды кислородом.

Это довольно компактные биофильтры, отличающиеся высокой эффективностью обработки воды, которые выполняют трехфазное окисление органических загрязнений.

В процессе первой фазы происходит непрерывное увеличение количества активного ила за счет присутствующей в стоках органики, во второй фазе – большая часть органических загрязнений «съедена» илом и темпы его прироста сократились.

В третьей фазе – микроорганизмы испытывают недостаток питательных веществ, что вынуждает их поедать отмершие бактерии, что ведет к саморегуляции всей системы.
к меню ↑

3.1 В чём принцип биологической очистки сточных вод? (видео)