Биологическая очистка сточных вод

Вода, кислород, микроорганизмы и время – вот секрет самоочищения планеты. В 70-х годах прошлого столетия, когда угроза экологической катастрофы приобрела вполне реальные очертания, ученые — биологи занялись исследованиями процессов, происходящих в обыкновенном торфовом болоте.

Смоделировав изученные реакции в лабораторном комплексе, они получили первую, пусть пока дорогую и неэффективную установку по биологической очистке сточных вод.

В данной статье мы поговорим об основных принципах биологической очистки, применяемых методах и конструкторских решениях.

станция биологической очистки сточных вод
Фото: станция биологической очистки сточных вод

Содержание статьи:

Что это такое ↑

Процесс питания любого живого организма сводится к расщеплению органики на элементарные «кирпичики», которые в последствии используются для «строительства» собственного тела. Мясо разлагается на простые белки и аминокислоты, идущие на постройку новых клеток, углеводы при расщеплении дают массу энергии.

Органика, входящая в состав сточных вод является прекрасной питательной средой для большого количества микроорганизмов. В процессе своей жизнедеятельности, колония микроскопических существ разлагает сложные органические соединения до уровня элементарных белков, обрывков цепочек ДНК и аминокислот.

Получившийся «строительный» материал стимулирует усиленное деление микроорганизмов, тем самым взрывообразно увеличивая численность колонии.

Отмершие части колонии и не переработанная органика выпадает на дно водоема безвредным илом. Одновременно, происходит очищение стоков от ядовитых для большинства живых существ, сложных органических соединений.

Существенным преимуществом данного метода очистки, является его полная саморегулируемость. При уменьшении процентного содержания органики в стоках, прекращается рост колонии, в некоторых случаях имеет место даже уменьшение количества микроорганизмов.

Биологические методы ↑

До конца 80-х годов прошлого столетия биологическое разложение органики являлось лишь одной из ступеней мощных очистных сооружений, обслуживавших крупные города и мощные предприятия пищевой промышленности.

На непригодных для сельскохозяйственного использования землях, вдали от населенных мест, выкапывались так называемые биопруды.

Прошедшие стадию механической очистки, избавленные от крупных включений и частично осветленные, сточные воды попадали в стоячий водоем, населенный определенными видами микроорганизмов.

Органические примеси разлагались на протяжении нескольких суток, безвредный ил и мелкая взвесь из песка и земли осаживалась на дно. Чистая вода медленно просачивалась в грунт, начиная новый этап круговорота.

Более простым, но менее эффективным, был метод использования инфильтрационных полей. Сброс предварительно очищенных стоков проводился на затопляемые луга, площадью до десяти гектаров.

Вода очищалась от примесей и органики, фильтруясь через слои грунта. Минусом такого метода было довольно короткое время использования полей. Грунт заиливался, фильтрационные свойства ухудшались, вода застаивалась, и местность превращалась в болото.

Современная станция биологической очистки выглядит совсем по-другому. Дефицит свободных площадей сильно сократил количество открытых инфильтрационных полей и биопрудов.

Ученные всего мира, беспокоясь о стабильности экологической ситуации, бросились на поиск альтернативных методов биологической очистки. Спустя несколько лет выход был найден.

Аэробная биологическая очистка

Для реализации данного метода используются микроорганизмы, нуждающиеся в кислороде для поддержания своей жизнедеятельности.

Аэробный биореактор или аэротенк, представляет собой металлическую или бетонную емкость большого объема.

На некотором расстоянии от дна располагаются сита или «елочки», выполненные из полимерного материала. Они служат основой для колоний аэробных микроорганизмов.

По дну аэротенка проложены трубы, снабженные мелкими отверстиями – аэраторы. Проходящий по ним воздух насыщает сточные воды кислородом, создавая благоприятные условия для роста колоний микроорганизмов.

Реакция разложения (окисления) органики сопровождается выделением большого количества энергии, которая может существенно повысить температуру внутри аэротенка.

Сложная электронная система следит за температурой, поддерживая оптимальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов.

Миниатюрные версии «взрослых» аэротенков получили широкое распространение при конструировании септиков – локальных очистных сооружений, используемых в загородных домах и на дачных участках.

аэробный биореактор
Фото: аэробный биореактор

Анаэробная

Анаеробные биореакторы, или метантэнки, представляют собой герметичные конструкции из металла или бетона, в которых обитают микроорганизмы, для поддержания жизнедеятельности которых не требуется кислород.

Реакция разложения сложных органических соединений практически не сопровождается увеличением колонии, выброс энергии так же отсутствует.

Система контроля параметров среды обитания не нужна, что существенно удешевляет конструкцию.

Важно! Однако, во всей бочке меда должна быть ложка дегтя. Работа метантэнка сопровождается выбросом большого количества горючего газа метана.

Это свойство накладывает определенные ограничения на использование анаэробного метода биологической очистки.

Метантенки можно строить только на ровной хорошо продуваемой площади, по периметру которой устанавливаются газоанализаторы, подключенные к системе пожарной сигнализации.

Анаэробные реакторы, так же, как и аэробные, широко используются в систелах локальной очистки сточных вод.

анаэробные реакторы
Фото: анаэробные реакторы

Схема ↑

Следует четко понимать, что биореактор, будь то аэротэнк или метантэнк – всего лишь одна из ступеней в сложной системе очистки сточных вод. Представим себе условную очистную станцию.

Сточные воды, сильно загрязненные как крупными органическими так и неорганическими включениями (камнями, песком, ветками, синтетическими материалами) поступают в первичную камеру-отстойник.

В ней происходит предварительная очистка гравитационным методом. Большинство включений, чей удельный вес больше веса воды оседают на дно.

Частично осветленные стоки попадают во вторую камеру, где проводится насыщение воды кислородом и дробление крупных органических включений. Некоторые станции оснащены металлическими «елочками» и решетками, задерживающими синтетические волокна, полиэтилен и прочие, трудно разлагаемые материалы.

Насыщенные кислородом стоки поступают в камеру биореактора, в которой проходит процесс разложения содержащейся в воде органики. Последняя камера служит для финальной гравитационной очистки.

На дне, как правило, имеется известковая засыпка, эффективно связывающая химически активные элементы. На выходе может стоять дополнительный биофильтр, увеличивающий степень очистки до 98-99%.

схема очистных сооружений сточных вод
Фото: схема очистных сооружений сточных вод

Достоинства ↑

На эту тему можно написать, как минимум, кандидатскую работу.

Поэтому, чтобы не утомлять читателя, тезисно опишу основные преимущества данного метода:

  • дешевизна. Расчетная стоимость очистки одного кубического метра стоков намного ниже, нежели у станций с химическим и механическим методом;
  • надежность. После запуска станция не требует регулярной закупки расходных материалов;

Колонии микроорганизмов, являясь живыми существами, самовоспроизводятся и, теоретически, не нуждаются в замене. Практически, замену надо проводить раз в 5-6 лет.

  • экологичность. В отличии от станций с химическим методом очистки. Не приходится думать об утилизации отработанных реагентов;
  • высокая степень очистки сточных вод. В процентном отношении это можно выразить числом 99%, в бытовом скажу так – воду на выходе из станции можно пить
вода на выходе из станции
Фото: вода на выходе из станции

В естественных условиях ↑

А как же этот процесс происходит в природе? Загрязненные стоки, попав в рельеф местности, просачиваются в грунт, отфильтровывая при этом твердые и крупные органические включения.

Особенно эффективно в качестве фильтра работают песчаные грунты. Задержанные в процессе фильтрации сложные органические включения разлагаются присутствующими в почве бактериями, земля самоочищается.

Если вместо песка стоки попали на глинистый участок, образуется естественный биопруд. Воды осветляются методом гравитационного отстаивания, а выпавшая на дно органика со временем разлагается анаэробными микроорганизмами.

Конечно, процесс биологической очистки, протекающий естественным путем, может занять несколько лет, но протяжении которых земля будет отравлена и непригодна к использованию.

Рекомендуем также
Принцип работы бактерий в септике

Строительство загородного дома сегодня немыслимо без устройства канализации, которая предусматривает отвод бытовых сточных вод через внутреннюю и наружную сеть […]

Современные технологии для герметизации труб

На сегодняшний день в монтаже трубопроводов водоснабжения и отопления часто применяются изделия, которые соединяются неразъемными фитингами. Однако нередко используются […]

Новый способ монтажа канализации

Качественное проведение строительных работ в помещении требует использования только высокотехнологичных материалов на всех этапах. Использование новых технологий в производстве […]

Понравилась статья? Подписывайтесь на обновления сайта по по RSS, или следите за обновлениями ВКонтакте, Одноклассниках, Facebook, Google Plus, Twitter.

Подписывайтесь на обновления по E-Mail:

Расскажите друзьям! Расскажите об этой статье своим друзьям в любимой социальной сети с помощью кнопок в панели слева. Спасибо!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *