Біохімічні методи очищення стічних вод і способи


У складі будь-яких стічних вод присутні компоненти органічного і неорганічного походження. Якщо від неорганічних великих і щільних включень легко позбутися методами механічної фільтрації, то від складних органічних складових, присутніх у воді у вигляді суспензії позбутися таким способом не вийде. Для цього знадобиться біохімічне очищення стічних вод. Дана методика не менш ефективна і не така дорога, як штучні методи очищення. Крім того, такий спосіб очищення не вимагає виконання складного процесу утилізації використовуваних реагентів.

  • Суть методу
  • Способи біохімічної очистки
  • Біопрудах
  • Станції очищення з аеробним розкладанням
  • Станції очищення з анаеробним розкладанням

Суть методу

біохімічна очистка стічних вод

Біохімічний спосіб очищення заснований на використанні спеціальних бактерій

Біохімічний спосіб очищення заснований на використанні спеціальних бактерій, які в процесі своєї життєдіяльності розщеплюють складні органічні сполуки на простіші елементи – воду, вуглекислий газ і мінеральний осад.

Ці бактерії постійно присутні в грунті і воді, де вони сприяють природному очищенню грунту і води. Але оскільки їх концентрація невисока, процеси природного очищення протікають досить повільно.

В очисних спорудах, де застосовується спосіб біохімічної очистки, присутні величезні колонії бактерій, які беруть участь у переробці стоків. При цьому в цих спорудах створюються сприятливі умови для життєдіяльності мікроорганізмів, що дозволяє значно прискорити процеси очищення води у спорудженні в порівнянні з природним очищенням в природі.

Як правило, при біохімічній очистці використовується один з двох видів бактерій або їх комбінація:

  • Аеробні мікроорганізми переробляють складні органічні сполуки. В результаті окислення вони розщеплюються на воду, мінеральний осад і вуглекислий газ. Головна особливість цих бактерій в тому, що вони мають потребу в кисні, тому конструкції з їх використанням обладнуються аераторами і компресорами.
  • Анаеробні мікроорганізми в невеликій кількості завжди присутні в стоках. Ці бактерії не потребують кисню. Однак їм потрібен вуглекислий газ і нітрати, щоб вести свою життєдіяльність. Ці організми в процесі життя виділяють метан, тому в споруді необхідно використовувати систему вентиляції.

Способи біохімічної очистки

Сьогодні використовуються наступні біохімічні методи очищення стічних вод:

  1. Біологічні ставки.
  2. Конструкції з використанням аеробних методів очищення – аеротенки і біофільтри.
  3. Очисні пристрої з анаеробним розкладанням (септики, відстійники і метантенки).

Біопрудах

біохімічні методи очищення стічних вод

Це штучні водойми невеликої глибини (0,5-1 м), в яких стоки проходять процеси, дуже нагадують природне самоочищення

Це штучні водойми невеликої глибини (0,5-1 м), в яких стоки проходять процеси, дуже нагадують природне самоочищення. Ці ставки добре прогріваються сонцем, тому в них створюються сприятливі умови для життя бактерій.

найвищий санітарний ефект ставків досягається в теплу пору року. Так, колонії кишкової палички знищуються на 99 %, шкідливі мікроорганізми кишкової групи повністю знищуються, окислюваність середовища знижується на 90 відсотків, а концентрація амонійного і органічного азоту зменшується на 97 %.

Важливо: такий спосіб очищення можна використовувати і взимку. Ставки можуть функціонувати під шаром льоду. Тільки з нього потрібно обов'язково зчищати сніг, щоб до бактерій надходив сонячне світло.

Біологічні ставки бувають декількох видів:

  • Проточні водойми, в яких стоки розбавляються річковою водою. Після відстійника стоки змішуються з водою в співвідношенні 1 до 3-5. Тут рідина очищається протягом 14-21 дня. Ставок підходить для розведення риби та вирощування качок. Недолік полягає в необхідності спорудження відстійника, потреби в річковій воді.
  • Проточні стави, у яких стоки не розбавляються річковою водою. Цей спосіб очищення передбачає проходження стічної водою каскаду з 4-5 водойм. У першому ставку повинна бути перешкода для стримування твердого осаду, а останній ставок годиться для розведення риби.
  • Водойми для доочищення стоків використовуються на станціях біологічного очищення, де не вдається переробити великі обсяги стоків чи потрібно домогтися високого ступеня очищення. Зазвичай вся система складається з 2-3 ставків, у яких теж можна розводити рибу.
  • Анаеробні ставки досягають декількох метрів у глибину. Тут використовуються анаеробні способи очищення. Головними недоліками таких ставків є те, що в навколишнє середовище постійно виділяється метан, також патогенні бактерії можуть потрапити в ґрунтові води.
  • Контактні водойми. Принцип очищення тут заснований на тому, що в стоячій воді процеси біохімічного окислення протікають набагато швидше. Система складається з серії паралельно розташованих карт. Вода переходить з одного водоймища в іншій кожен день. Процес повного очищення виконується за 5-10 днів.

Станції очищення з аеробним розкладанням

біохімічний метод очищення стічних вод

До таких споруд відносяться біофільтри і аеротенки

До таких споруд відносяться біофільтри й аеротенки. Принцип роботи біофільтра заснований на тому, що забруднені води спочатку проходять стадію механічного очищення. Через деякий час починається обростання завантаження (частини біофільтра) біологічною плівкою. Цей процес протікає завдяки адсорбції мікроорганізмів зі стоків. Тільки після цього починаються процеси біохімічного окислення органіки.

Важливо: головною умовою виконання ефективного очищення є наявність хорошої аерації.

Біофільтр – це конструкція, заповнена грубозернистим матеріалом, що не піддається розбухання (шлаком, галькою, щебенем). Поверхня цього матеріалу зрошується стоками через кожні 10-15 хвилин. Рідина, що пройшла фільтр, проходить через дренажні отвори і стікає в лотки. Аерація біологічного фільтра може бути штучною або природною. Штучні способи аерації дозволяють значно прискорити процеси біологічного окислення.

Аеротенк – це очисні споруди, в яких використовуються принципи природного біологічного очищення стічних вод. Проте інтенсивність цих процесів набагато вище. Аерація стоків тут виконується за допомогою нагнітання повітря за допомогою аераторів і компресорів. Тут функції біологічної плівки виконує активний мул – це особливі пластівці, які складаються із суспензії мікроорганізмів.

Принципи очищення в такому споруди виглядають наступним чином:

  1. Стоки, перемішані з активним мулом, потрапляють в довгий резервуар і просуваються по ньому.
  2. Щоб підтримувати мул в підвішеному вигляді і прискорювати окислювальні процеси, в систему постійно нагнітається під тиском повітря.
  3. По завершенні окисного процесу суміш мулу зі стоками потрапляє у вторинний відстійник, де відбувається відділення активного мулу від очищених вод. Активний мул за допомогою ерліфта перекачується назад в аеротенк.
  4. Після знезараження воду можна зливати у водойми.

Важливо: такий спосіб очищення приводить до утворення великої кількості активного мулу, тому періодично його необхідно витягувати. Отриманий активний мул можна використовувати для удобрення полів.

Активний мул – це біомаса, що складається з бактерій, найпростіших мікроорганізмів-нитрификаторов і денитрификаторов, а також грибів. У складі відсутні представники групи водоростей. Активний мул чудово адсорбує бактерії групи кишкової палички.

Станції очищення з анаеробним розкладанням

хімічні і біохімічні методи очищення стічних вод

Процеси анаеробного бродіння в природних умовах протікають з виділенням метану, води і вуглекислого газу

Осад стічних вод на 95 відсотків складається з води, на 5 – з вуглеводів, жирів і білків. Для знезараження осаду на очисних спорудах також використовуються біохімічні методи. Вони дозволяють змінити структуру осаду, в результаті чого він стає швидко підсихає, легко піддаються утилізації речовиною.

Процеси анаеробного бродіння в природних умовах протікають з виділенням метану, води і вуглекислого газу. Існують наступні види очисних споруд, в яких використовуються процеси анаеробного розкладання:

  • Септики – це споруди, в яких поєднуються процеси зброджування і утворення осаду. Ці конструкції підходять для обслуговування невеликих об'єктів – заміських будинків і дач. Очищення септика може робитися вручну, оскільки габарити споруди невеликі. Зазвичай ця процедура виконується 1-2 рази в рік. Зброджений осад з септика не можна використовувати в якості добрива, оскільки він становить загрозу для навколишнього середовища. Перед утилізацією осаду його необхідно знезаразити, підігрів до 60 градусів. Септики можуть складатися з 1, 2 або 3-х камер. Ці конструкції підходять для попереднього очищення стоків, після чого вони потребують доочищення на полях фільтрації, в фільтраційних колодязях або канавах.
  • Метантенки. Тут зброджування осаду виконується при штучному підігріві. Сюди стоки потрапляють після первинного відстійника. Метантенки – це закритий резервуар, в якому виконується анаеробна переробка осаду. У таких конструкціях новий осад постійно перемішується зі зрілим. Ефективність роботи всієї конструкції залежить від кількості зрілого осаду. Чим його більше, тим краще.
  • Двоярусні відстійники відрізняються від септиків тим, що в них усунені багато їх недоліки. Так, в рідкі стоки не можуть потрапляти гази, що виділяються при розкладанні осаду. У цих конструкціях процес бродіння може тривати від 1 до 6 місяців. При цьому над двоярусним відстійником варто уловлювач газів. Зброджений осад подається для висушування на мулові плантації. Розкладання органіки у відстійнику протікає набагато швидше і ефективніше, ніж в септику. Такі конструкції не використовують в середніх широтах, оскільки взимку зброджування осаду неможливо виконати.