Биологические методы очистки сточных вод

Принцип бологической очистки стоков состоит в том, что при некоторых условиях микробы способны расщеплять органику до простых веществ, таких как вода, углекислый газ, т.д.

Биологические методы очистки сточных вод могут быть разделены на два типа, по типам микроорганизмов, участвующих в переработке загрязнителей стоков:

1. аэробные биологические методы очистки промышленных и бытовых сточных вод (микроорганизмам при их жизнедеятельности необходим кислород)

2. очистка стоков анаэробными микроорганизмами (которые живут без кислорода).

Методы очистки сточных вод с участием аэробных бактерий разделяются по типу емкости, в котором происходит окисление стоков.

Емкостью може быть и биопруд, и биологический фильтр, и поле фильтрации.

Принципы функционирования аэробных методов очистки:

-с активным илом (аэротенки);

-с биопленкой (биофильтры),

-с активным илом и биопленкой (биотенки).

Аэротенк - это емкость глубиной до 5-6 метров, которая имеет устройство нагнетания воздуха.

Аэротенк-осветлитель с наклонными (а) и вертикальными (б) боковыми стенками 1 — зона аэрации;     2 — переливные окна; 3— козырек; 4 — зона осветления; 5 — лоток; 6 — трубопровод избыточного ила;          7 — циркуляционная щель; 8 — трубопровод подачи воздуха в щель; 9 — зуб; 10 — перфорированный трубопровод подачи сточной воды; 11 — аэратор; 12—перегородка; 13 — зона дегазации; 14 — шибер

Аэротенки-вытеснители применяют для очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с концентрацией загрязняющих веществ по БПКп не более 500 мг/дм3.

Аэротенки-смесители (аэротенки полного смешения) характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси.

Биологический фильтр

Биологический фильтр - это заполненная крупно зернистым материалом емкость. На частицах данного материала живут колонии микроорганизмов.

В обычном биофильтре могут осуществляться наряду с биодеградацией органических веществ сточных вод процессы нитрификации и денитрификации.

- нитрификаторы трансформируют азот аммонийный в азот нитритов и нитратов

- денитрификаторы осуществляют трансформацию азота нитратов в азот молекулярный или другие летучие формы азота

На биоценоз верхней части биофильтра приходятся высокие нагрузки по органическим веществам, поэтому в этой части формируется биопленка, состоящая из гетеротрофов, интенсивно окисляющих органические вещества сточных вод.

По типу загрузочного материала все биофильтры делят на две категории:

- с объемной загрузкой. В биологических фильтрах с объемной загрузкой используют щебень прочных горных пород, гальку, шлак, керамзит.

- с плоскостной. В фильтрах с плоскостной загрузкой – пластмассы, способные выдерживать температуру 6 – 30 °С без потери прочности.

Согласно общепринятой классификации различают биофильтры:

с объемной загрузкой

капельные

высоконагружаемые башенные

с плоскостной загрузкой

с жесткой засыпной

жесткой блочной

мягкой загрузкой

Капельные биофильтры

Капельные биофильтры обычно проектируются прямоугольными в плане, сточная вода подается сверху на поверхность загрузки, при помощи распределительных устройств различного типа.

Высоконагружаемые биофильтры отличаются от капельных большей окислительной мощностью, равной 0,75–2,25 кгБПК/(м3сут), обусловленной лучшим обменом воздуха и неизаляемостью загрузки, что достигается применением загрузочного материала крупностью 40-70 мм, увеличением рабочей высоты загрузки до 2–4 м и гидравлической нагрузки до 10–30 м3/(м2сут

Анаэробные реакторы представляют собой металлические резервуары, содержащие минимальное количество сложного нестандартного оборудования. Однако жизнедеятельность анаэробных микроорганизмов связан с выделением в воздух метана, что требует организации специальной системы наблюдения его концентрации

Системы анаэробной очистки применяют для сбраживания высококонцентрированных стоков, осадков, ила, в том числе активного ила очистных сооружений. Процессы с в анаэробных лагунах, септитенках, метантенках, контактных биореакторах.

Коагулирование воды

Коагулирование воды- процесс осветления и обесцвечивания воды с применением химических реактивов-коагулянтов, которые при взаимодействии с гидрозолями и растворимыми примесями воды образуют осадок. Используется при очистке водопроводной воды перед отстаиванием и фильтрацией.

Цель коагулирования состоит в том, чтобы в процессе флокуляции примеси образовали «флокулы» — хлопьевидные скопления, которые из-за их большого размера легко удалить из воды отстаиванием или фильтрованием. Без коагулирования удаление мелкодисперсных примесей в отстойнике может быть непрактичным, так как требует больших интервалов времени (до нескольких лет). Оптимальный размер флокул — несколько миллиметров.

Стабильность коллоидной смеси поддерживается в основном за счёт электростатического отталкивания и стерических эффектов, потому коагулирование применяет, среди прочих, следующий метод: предотвращение электростатического отталкивания с помощью добавления солей или изменения кислотности; это даёт возможность коллоидным частицам сблизиться на расстояние, на котором силы Ван-дер-Ваальса приведут к слипанию частиц.

Процесс коагулирования проводится в два этапа:

-быстрое смешивания химиката с водой. Обычно продолжается около одной минуты (меньшие интервалы приводят к худшему распределению коагулянта; бо́льшие могут привести к разрушению уже образовавшихся флокул). Смешивание обычно производится в специальном резервуаре-смесителе;

-собственно флокуляция (обычно от получаса до 45 минут). В процессе флокуляции вода проходит через несколько резервуаров с постепенно уменьшающейся скоростью перемешивания воды.