Биологическая очистка воды

Человечество не может обходится без воды. Вода – это жизнь. Вода - это производство. Вода- это развитие нашей цивилизации. Ценность воды как ресурса подкрепляется также её способностью к возобновлению и восстановлению. Поэтому до момента возврата в природную среду следует провести мероприятия по очистке сточных вод.

1. Цели и задачи биологической очистки воды.

  • Очистка сточных вод – это последовательность шагов по удалению органических и неорганических загрязнений промышленных, хозяйственных, бытовых стоков.

В настоящее время очистка воды включает в себя нижеприведенные методы:

методы_очистки.jpg

1.1. Необходимость очистки сточных вод.

Человечество с давних времён осознавало ценность воды и понимало необходимость её очистки. Прежде чем вернуть воду природе, человек древности отстаивал её в резервуарах. Расслаиваясь, верхний слой воды возвращался в природу, а осадок служил удобрением. Ещё много тысячелетий назад человечество заметило способность воды к самоочищению. Нам, людям современности, конечно, понятны химические процессы разложения на простейшие вещества и обеззараживание с помощью солнечного ультрафиолета.

Принцип биологических очистных сооружений придуман самой природой. Однако в настоящее время развитие человеческой цивилизации идёт такими прогрессирующими темпами, что у нас просто нет времени на ожидание очистки стоков естественным способом. Вторая проблема, стоящая перед современным человеком, это рост потребления водных ресурсов, а соответственно и рост количества стоков, рост объёмов воды, которые нужно вернуть природе. У нас нет таких площадей и территорий для того, чтобы стоки самоочищались в естественных условиях.

Время и пространство — это те факторы, которые человек ставит во главу углу, взяв за основу метод природной биологической очистки сточных вод, ускорив его способом принудительной (искусственной) аэрации.

1.2. Сфера применения биологической очистки сточных вод.

Загрязнение воды определяется отраслевыми особенностями производств и потребностями домохозяйств. Это предприятия ЖКХ, предприятия агропромышленного комплекса, заводы по переработке нефти и нефтепродуктов, целлюлозно-бумажная промышленность, производство и выделка кожи, спиртовая, пищевая промышленность, СТО, АЗС, предприятия общепита, туристическая отрасль и т.д. В каждой конкретной местности сток по своему химическому составу будет различным. Соответственно, следует использовать расчётные показатели качества воды на входе, чтобы принять решение о способе очистки стоков.
К сточным водам относят также атмосферные осадки.
Как видно, состав сточных вод всегда будет отличатся и зависеть от отрасли и региона, где были взяты пробы. В самом общем по составу все загрязнения сточных вод делятся на:

  • Органические

  • Неорганические

В составе стоков могут быть

  • Хлоридные и азотные соединения;
  • Органические соединения бензола, глюкозы, ацетона, этанола и т.д.;
  • Калий;
  • Фосфор;
  • Кальций;
  • Белки, жиры, углеводы.
  • ПАВы, фосфаты, сульфаты и прочие соединения.

Органические загрязнения при распаде создают гнилостные осадки, выделяющие характерный запах канализации. Именно для удаления органики используют биологический метод очистки сточных вод

2. Механизм и технология процесса биологической очистки отработанных стоков.

2.1. Механизм биологической очистки сточных вод

Органика, которая содержится в сточных водах является прекрасной средой, источником энергии и пищи для разнообразных микроорганизмов, которые своей деятельностью разрушают составные органические соединения до простых аминокислот, белков и т.д. Таким образом, колонии микроорганизмов растут, самовозобновляются, а при избытке «пищи» размножаются сверх нормативов.

Отмершие колонии погружаются на дно резервуара и удаляются с наравне с избыточными.

  • Принцип биологической очистки стоков основан на способности микроорганизмов расщеплять органические соединения до простых веществ – воды, метана, сероводорода, углекислого газа. Органика – это источник энергии для бактерий и простейших.

2.1. Технология процесса биологической очистки стоков

Ключевым компонентом в технологии биоочистки является активный ил. Для многих этот агент вызывает множество вопросов: «Ил как в речке?», «Как его сделать активным?», «От чего зависит его активность и эффективность?»

  • Активный ил- это специфический биоценоз живых организмов, перерабатывающих загрязнения сточных вод.

Биоценоз обладает определёнными характеристиками, которые рассчитываются исходя из потребностей очистки стоков с заданными параметрами входа и планируемыми параметрами выхода стока. Это значит, что состав активного ила будет отличатся в зависимости от характеристик загрязнений.

Какие организмы входят в состав активного ила? Это бактерии, дрожжи, грибы, простейшие, коловратки, кольчатые черви и прочие.

микроорганизмы_2.jpg
 Рис.2. Разнообразие микроорганизмов.

Для активного потребления бактериями загрязнений требуется несколько условий:

  • 1. Наличие/отсутствие кислорода.
  • 2. Определённая температура.
  • 3. Кислотно-щелочной баланс.

В биологических очистных сооружениях используют аэробные и анаэробные бактерии.

Все_бактерии.jpg
Рис.3 Виды Аэробных и анаэробных бактерий, их классификация и назначение в процессе биологической очистки.

Аэробные бактерии существуют только в среде, содержащей кислород. Они полностью расщепляют органику до СО2 и Н2О, наращивая собственную биомассу. Опишем формулой данный процесс: CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + биомасса бактерий, где CxHyOz – органическое вещество.
Анаэробные бактерии живут без кислорода, из-за этого прирост их биомассы невелик. Анаэробный тип бактерий используется в бескислородном брожении органических соединений с образованием метана. Формула: CxHyOz -> CH4 + CO2 + биомасса бактерий

3. Какие сооружения и станции используют для очистки загрязнений сточных вод.

3.1. Разновидности способов биологической очистки.
Все способы биологической очистки делятся на естественные и искусственные.

Естественные Искуственные
Дренажные или фильтрационные поля Биофильтры
Биопруды Метатенки (анаэробные реакторы)
Аэротенки (аэробные реакторы)
фильтрующие колодцы
песчано-гравийные фильтры
каналы циркуляционного окисления
Станции биологической очистки (биореакторы)

3.2. Технологическая схема процесса станции биологической очистки сточных вод.

А теперь рассмотрим, как на практике работает очищение воды биологическим способом в очистных сооружениях.

3_схема.jpg
Рис5. Технологическая схема процесса очистки стоков в очистном сооружении.


В очистных сооружениях биологического типа процессы расщепления органических веществ происходят в одном резервуаре, но в разных отсеках (зонах). Это значительно сокращает площадь, отводимую под станции биологической очистки.

В Первой аноксидной зоне удаляются азоты нитратов из возвратного активного ила, во второй - нитраты, образуемых в ходе процесса нитрификации в аэробной зоне для обеспечения требуемого качества очищенной воды по N-NO3.

На производительность процесса биологического удаления фосфора влияют: сколько времени сток нахождится в анаэробной зоне, сколько времени сток требуется для прохождения аноксидной и аэробной зон, какова масса легкоокисляемых органических соединений, возраст активного ила, концентрация нитратов в анаэробной зоне.


4. Плюсы и минусы всех методов биологической очистки

Таблица 1. Эффективность очистки в зависимости от способа

Занимаемая площадь Скорость очистки Потребность в воздухе Типы загрязнений Круглогодичная эксплуатация
Поля фильтрации, биопруды большая низкая да органические нет
Биологические очистные сооружения Малая высокая да органические да

5. Заключение

Биологическая очистка воды придумана самой природой. Однако развитие нашей цивилизации требует ускорения естественных процессов. В данном случае искусственное вмешательство человека в биологический механизм очистки идёт на пользу природе:

  • Сокращается время очистки воды.
  • В природу возвращаются продукты распада стоков –углекислый газ, вода, метан. Избыточный ил служит хорошим удобрением.
  • Низкая стоимость, так как для процесса биологической очистки не нужны дополнительные реагенты или устройства. Экономия происходит также за счёт сокращения персонала.
  • Биологическая очистка сточных вод создаёт естественный цикл природопользования.

Биологическая очистка воды

<div id="main-article"> <p> Человечество не может обходится без воды. Вода – это жизнь. Вода - это производство. Вода- это развитие нашей цивилизации. Ценность воды как ресурса подкрепляется также её способностью к возобновлению и восстановлению. Поэтому до момента возврата в природную среду следует провести мероприятия по очистке сточных вод. </p> <p> </p> <ul> <li><a href="#point-1">1. Цели и задачи биологической очистки воды.</a><br> <ul> <li>1.1. Необходимость очистки сточных вод.</li> <li>1.2. Сфера применения биологической очистки сточных вод.</li> </ul> </li> <li><a href="#point-2">2. Механизм и технология процесса очистки отработанных стоков.</a><br> <ul> <li>2.1. Механизм очистки сточных вод.</li> <li>2.2. Технология биологической очистки стоков.</li> </ul> </li> <li><a href="#point-3">3. Какие сооружения и станции используют для очистки загрязнений сточных вод. </a><br> <ul> <li>3.1. Разновидности методов биологической очистки.</li> <li>3.2. Технологическая схема процесса станции биологической очистки сточных вод.</li> </ul> </li> <li><a href="#point-4">4. Плюсы и минусы различных методов биологической очистки.</a></li> <li><a href="#point-5">5. Заключение.</a></li> <br> </ul> <p> </p> <h2 id="point-1">1. Цели и задачи биологической очистки воды.</h2> <ul> <li>Очистка сточных вод – это последовательность шагов по удалению органических и неорганических загрязнений промышленных, хозяйственных, бытовых стоков.</li> </ul> <p> В настоящее время очистка воды включает в себя нижеприведенные методы: </p> <p> <img width="1000" alt="методы_очистки.jpg" src="/upload/medialibrary/ab2/metody-ochistki.jpg" height="750" title="методы_очистки.jpg"><br> </p> <h3>1.1. Необходимость очистки сточных вод.</h3> <p> Человечество с давних времён осознавало ценность воды и понимало необходимость её очистки. Прежде чем вернуть воду природе, человек древности отстаивал её в резервуарах. Расслаиваясь, верхний слой воды возвращался в природу, а осадок служил удобрением. Ещё много тысячелетий назад человечество заметило способность воды к самоочищению. Нам, людям современности, конечно, понятны химические процессы разложения на простейшие вещества и обеззараживание с помощью солнечного ультрафиолета. </p> <p> Принцип биологических очистных сооружений придуман самой природой. Однако в настоящее время развитие человеческой цивилизации идёт такими прогрессирующими темпами, что у нас просто нет времени на ожидание очистки стоков естественным способом. Вторая проблема, стоящая перед современным человеком, это рост потребления водных ресурсов, а соответственно и рост количества стоков, рост объёмов воды, которые нужно вернуть природе. У нас нет таких площадей и территорий для того, чтобы стоки самоочищались в естественных условиях. </p> <p> <em>Время и пространство — это те факторы, которые человек ставит во главу углу, взяв за основу метод природной биологической очистки сточных вод, ускорив его способом принудительной (искусственной) аэрации.</em> </p> <h3>1.2. Сфера применения биологической очистки сточных вод.</h3> <p> Загрязнение воды определяется отраслевыми особенностями производств и потребностями домохозяйств. Это предприятия ЖКХ, предприятия агропромышленного комплекса, заводы по переработке нефти и нефтепродуктов, целлюлозно-бумажная промышленность, производство и выделка кожи, спиртовая, пищевая промышленность, СТО, АЗС, предприятия общепита, туристическая отрасль и т.д. В каждой конкретной местности сток по своему химическому составу будет различным. Соответственно, следует использовать расчётные показатели качества воды на входе, чтобы принять решение о способе очистки стоков.<br> К сточным водам относят также атмосферные осадки.<br> Как видно, состав сточных вод всегда будет отличатся и зависеть от отрасли и региона, где были взяты пробы. В самом общем по составу все загрязнения сточных вод делятся на:<br> </p> <ul> <li> <p> Органические </p> </li> <li> <p> Неорганические </p> </li> </ul> <p> </p> <p> В составе стоков могут быть </p> <ul> <li>Хлоридные и азотные соединения;<br> </li> <li>Органические соединения бензола, глюкозы, ацетона, этанола и т.д.;</li> <li>Калий;</li> <li>Фосфор;</li> <li>Кальций;</li> <li>Белки, жиры, углеводы.</li> <li>ПАВы, фосфаты, сульфаты и прочие соединения.</li> </ul> <p> Органические загрязнения при распаде создают гнилостные осадки, выделяющие характерный запах канализации. Именно для удаления органики используют биологический метод очистки сточных вод </p> <h2 id="point-2">2. Механизм и технология процесса биологической очистки отработанных стоков.</h2> <h3>2.1. Механизм биологической очистки сточных вод</h3> <p> Органика, которая содержится в сточных водах является прекрасной средой, источником энергии и пищи для разнообразных микроорганизмов, которые своей деятельностью разрушают составные органические соединения до простых аминокислот, белков и т.д. Таким образом, колонии микроорганизмов растут, самовозобновляются, а при избытке «пищи» размножаются сверх нормативов. </p> <p> Отмершие колонии погружаются на дно резервуара и удаляются с наравне с избыточными. </p> <ul> <li><strong>Принцип биологической очистки стоков основан на способности микроорганизмов расщеплять органические соединения до простых веществ – воды, метана, сероводорода, углекислого газа. Органика – это источник энергии для бактерий и простейших.</strong></li> </ul> <h3>2.1. Технология процесса биологической очистки стоков</h3> <p> Ключевым компонентом в технологии биоочистки является активный ил. Для многих этот агент вызывает множество вопросов: «Ил как в речке?», «Как его сделать активным?», «От чего зависит его активность и эффективность?» </p> <ul> <li><em>Активный ил- это специфический биоценоз живых организмов, перерабатывающих загрязнения сточных вод.</em></li> </ul> <p> Биоценоз обладает определёнными характеристиками, которые рассчитываются исходя из потребностей очистки стоков с заданными параметрами входа и планируемыми параметрами выхода стока. Это значит, что состав активного ила будет отличатся в зависимости от характеристик загрязнений. </p> <p> Какие организмы входят в состав активного ила? Это бактерии, дрожжи, грибы, простейшие, коловратки, кольчатые черви и прочие. </p> <img width="1000" alt="микроорганизмы_2.jpg" src="/upload/medialibrary/f5d/mikroorganizmy_2.jpg" height="500" title="микроорганизмы_2.jpg"><br>  Рис.2. Разнообразие микроорганизмов.<br> <br> <p> Для активного потребления бактериями загрязнений требуется несколько условий: </p> <ul> <li>1. Наличие/отсутствие кислорода.</li> <li>2. Определённая температура.</li> <li>3. Кислотно-щелочной баланс.</li> </ul> <p> В биологических очистных сооружениях используют аэробные и анаэробные бактерии. </p> <img width="1000" alt="Все_бактерии.jpg" src="/upload/medialibrary/f8c/Vse-bakterii.jpg" height="750" title="Все_бактерии.jpg"><br> Рис.3 Виды Аэробных и анаэробных бактерий, их классификация и назначение в процессе биологической очистки.<br> <br> <table> <tbody> <tr> <td> Аэробные бактерии </td> <td> существуют только в среде, содержащей кислород. Они полностью расщепляют органику до СО2 и Н2О, наращивая собственную биомассу. Опишем формулой данный процесс: CxHyOz + O2 -&gt; CO2 + H2O + биомасса бактерий, где CxHyOz – органическое вещество. </td> </tr> <tr> <td> Анаэробные бактерии </td> <td> живут без кислорода, из-за этого прирост их биомассы невелик. Анаэробный тип бактерий используется в бескислородном брожении органических соединений с образованием метана. Формула: CxHyOz -&gt; CH4 + CO2 + биомасса бактерий </td> </tr> </tbody> </table> <h2 id="point-3">3. Какие сооружения и станции используют для очистки загрязнений сточных вод.</h2> <h3>3.1. Разновидности способов биологической очистки.<br> Все способы биологической очистки делятся на естественные и искусственные.</h3> <table> <tbody> <tr> <td> <strong>Естественные</strong> </td> <td> <strong>Искуственные</strong> </td> </tr> <tr> <td> Дренажные или фильтрационные поля </td> <td> Биофильтры </td> </tr> <tr> <td> Биопруды </td> <td> Метатенки (анаэробные реакторы) </td> </tr> <tr> <td> </td> <td> Аэротенки (аэробные реакторы) </td> </tr> <tr> <td> </td> <td> фильтрующие колодцы </td> </tr> <tr> <td> </td> <td> песчано-гравийные фильтры </td> </tr> <tr> <td> </td> <td> каналы циркуляционного окисления </td> </tr> <tr> <td> </td> <td> Станции биологической очистки (биореакторы) </td> </tr> </tbody> </table> <h3>3.2. Технологическая схема процесса станции биологической очистки сточных вод.</h3> <p> А теперь рассмотрим, как на практике работает очищение воды биологическим способом в очистных сооружениях. </p> <img width="1024" alt="3_схема.jpg" src="/upload/medialibrary/b81/3-skhema.jpg" height="298" title="3_схема.jpg"><br> Рис5. Технологическая схема процесса очистки стоков в очистном сооружении.<br> <br> <br> <p> В очистных сооружениях биологического типа процессы расщепления органических веществ происходят в одном резервуаре, но в разных отсеках (зонах). Это значительно сокращает площадь, отводимую под станции биологической очистки. </p> <p> В Первой аноксидной зоне удаляются азоты нитратов из возвратного активного ила, во второй - нитраты, образуемых в ходе процесса нитрификации в аэробной зоне для обеспечения требуемого качества очищенной воды по N-NO3. </p> <p> На производительность процесса биологического удаления фосфора влияют: сколько времени сток нахождится в анаэробной зоне, сколько времени сток требуется для прохождения аноксидной и аэробной зон, какова масса легкоокисляемых органических соединений, возраст активного ила, концентрация нитратов в анаэробной зоне. </p> <br> <h2 id="point-4">4. Плюсы и минусы всех методов биологической очистки</h2> <p> Таблица 1. Эффективность очистки в зависимости от способа </p> <table> <tbody> <tr> <td> </td> <td> <strong>Занимаемая площадь</strong> </td> <td> <strong>Скорость очистки</strong> </td> <td> <strong>Потребность в воздухе</strong> </td> <td> <strong>Типы загрязнений</strong> </td> <td> <strong>Круглогодичная эксплуатация</strong> </td> </tr> <tr> <td> Поля фильтрации, биопруды </td> <td> большая </td> <td> низкая </td> <td> да </td> <td> органические </td> <td> нет </td> </tr> <tr> <td> Биологические очистные сооружения </td> <td> Малая </td> <td> высокая </td> <td> да </td> <td> органические </td> <td> да </td> </tr> </tbody> </table> <h2 id="point-5">5. Заключение</h2> <p> Биологическая очистка воды придумана самой природой. Однако развитие нашей цивилизации требует ускорения естественных процессов. В данном случае искусственное вмешательство человека в биологический механизм очистки идёт на пользу природе: </p> <ul> <li>Сокращается время очистки воды.</li> <li>В природу возвращаются продукты распада стоков –углекислый газ, вода, метан. Избыточный ил служит хорошим удобрением.</li> <li>Низкая стоимость, так как для процесса биологической очистки не нужны дополнительные реагенты или устройства. Экономия происходит также за счёт сокращения персонала.</li> <li>Биологическая очистка сточных вод создаёт естественный цикл природопользования.</li> </ul> </div> <br>

Отзывы
наших клиентов
envi-pur Belgorod
Белорусский квартал
БелПартАльянс
Департамент ЖКХ Белгородской области РФ
Дом инноваций
ДРСУ-153
ОАО МПМК-198
ООО Родолит
Приморская жемчужина
Раубичи
Свислочь 2000 куб.м/сутки
Филиал Телеханский Ивацевичского ЖКХ
Фрилайт-строй
ЧТПУП Алрами
Наши клиенты
Нужен совет?

Оставьте свои контакты и получите
бесплатную консультацию у наших специалистов