Сооружения для биологической очистки

Преимущества биологического метода очистки - возможность удалять из сточных вод разнообразные органические соединения, в том числе токсичные, простота конструкции аппаратуры, относительно невысокая эксплуатационная стоимость. К недостаткам следует отнести высокие капитальные затраты, необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки, токсичное действие на микроорганизмы некоторых органических соединений и необходимость разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей.

Очистные сооружения делятся на аэробные и анаэробные. Аэробные методы очистки получили большее распространение по сравнению с анаэробными. При аэробном методе жизнедеятельность микроорганизмов поддерживается с помощью свободного кислорода в воде. Эти методы широко применяют при очистке бытовых сточных вод.

Основой процесса биологической очистки является постоянное воспроизводство микроорганизмов. Процесс хорошо прослеживается на схеме.

Сточная вода подается в аэротенк аэробной биологической очистки. Сюда также подаются активный ил и воздух. Все эти три компонента перемешиваются. Микроорганизмы уничтожают загрязнения и воздух, находящийся в воде. Этот процесс сопровождается увеличением биомассы. Смесь очищенной воды и активного ила поступает во вторичный отстойни, где происходит разделение смеси на воду (очищенную) и активный ил. Очищенная вода выпускается в водоем. Часть активного ила из отстойника подается в аэротенк, а другая часть выходит в накопитель ила. В биофильтрах очистка сточных вод производится микроорганизмами биопленки, находящейся на поверхности наполнителя.

Биологическую очистку сточных вод можно проводить в естественных и искусственных сооружениях.

В качестве естественных сооружений биологической очистки применяют поля фильтрации, орошения и биологические пруды. Для очистки некоторых видов сточных вод, например бытовых, эти сооружения используют и в настоящее время; однако для очистки промышленных сточных вод такие сооружения (особенно два первых) не нашли универсального применения. Это обусловлено большим количеством сточных вод промышленных предприятий и малой производительностью единицы площади полей, а также возможностью попадания на поля в воде токсичных для микроорганизмов примесей.

Промышленные сточные воды, особенно содержащие нефть, медленно очищаются в естественных сооружениях, поэтому их биологическую очистку проводят в искусственных сооружениях. К таким сооружениям чаще всего относят биофильтры, аэротенки и биологические пруды.

Биофильтры представляют собой железобетонные или кирпичные резервуары, заполненные фильтрующим материалом, который укладывается на дырчатое днище и орошается сточными водами. Для загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, пластмассу и др. Очистка сточных вод в биофильтрах происходит под воздействием микроорганизмов, заселяющих поверхность загрузки и образующих биологическую пленку. При контакте сточной жидкости с этой пленкой микроорганизмы извлекают из воды органические вещества, в результате чего сточная вода очищается.

Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары длиной 30-100 м и более, шириной 3-10 м и глубиной 3-5 м. Очистка сточных вод в аэротенках происходит под воздействием скоплений микроорганизмов (активного ила). Для нормальной их жизнедеятельности в аэротенки подают воздух и питательные вещества.

Эффективность процесса очистки в аэротенках, качественное состояние и окислительная способность активного ила определяются условиями, к которым относятся: состав и свойства сточных вод, гидродинамические условия перемешивания, соотношение количества поданных загрязнений и жизнеспособного ила, кислородный режим сооружения, температура, активная реакция среды, наличие элементов питания, присутствие активаторов или ингибиторов процесса и др.

Диспергирование воздуха в воде проводят с помощью механических и пневматических аэраторов. Пневматические аэраторы подразделяются в зависимости от размера аэрируемых пузырьков: мелкопузырчатые, среднепузырчатые и крупнопузырчатые.

При механической и пневматической системах аэрации происходит перемешивание иловой смеси и воздуха с помощью механических устройств. Механические аэраторы подразделяются на аэраторы малого и глубокого погружения. Аэраторы малого погружения насыщают воздухом поверхностный слой воды и затем насыщенную кислородом воду перемешивают за счет своей энергетической мощности. Аэраторы глубокого погружения перемешивают придонные слои воды с воздухом. Дальнейшее перемешивание всего объема воды происходит без энергии аэратора.

Преимущества механических аэраторов - высокая эффективность и экономичность, а также отсутствие необходимости в строительстве воздуходувных станций и коммуникаций.

Для биологической очистки небольших количеств смеси сточных вод, в которой преобладают бытовые сточные воды, могут применяться аэротенки-отстойники, конструктивно обеспечивающие объединение двух технологических процессов очистки.

Заключение

Существование человечества без пресной воды невозможно. Поэтому в последние годы вопрос о чистоте воды и воздуха ставится на многих всемирных форумах. Эта проблема возникла в связи с огромными масштабами промышленного, сельскохозяйственного и коммунального использования вод. В настоящее время во многих районах земного шара ощущается острый водный голод. Использование пресной воды в таких огромных масштабах приводит к изменению физико-химического состава воды. Для уменьшения вредного влияния промышленного и сельскохозяйственного использования воды на экологию земного шара необходима более глубокая очистка сточных вод.

Список литературы

Карелин Я.А., Попова И.А., Евсеева Л.А. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, М., Стройиздат, 1982

Роев Г.А., Юфин В.А. Очистка сточных вод и вторичное использование нефтепродуктов, М., Недра, 1987

Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов, Л., Недра, 1983

Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды, М., Недра, 1993

[1] Размер ячеек сеток микрофильтра - фильтрующей 40х40 мкм, поддерживающей 2х2 мм; размер ячеек барабанной сетки - от 0,3х0,3 до 0,5х0,5 мм.

[2] Нефтепродуктами являются малополярные или неполярные вещества, растворимые в гексане

[3] При наличии в сточных водах смеси анионных и неионогенных ПАВ общая концентрация их не должна превышать 20 мг/л.

[4] За исключением ферроцианидов