Как используется биологическая очистка стоков и в чем ее преимущества

Оглавление

Особенности выполнения проектных работ

Проектируя очистные канализационные сооружения, следует предусмотреть возникновение различных ситуаций, которые впоследствии могут отразиться на эксплуатационных характеристиках системы. Также необходимо учитывать существующую законодательную базу.

Её основой являются охранные функции по защите природной среды. Система очистки должна находиться в санитарно-защищённой зоне

В процессе проектирования следует обратить внимание на следующие показатели:

  • размеры и объём канализационной конструкции;
  • оптимальный вид устройства;
  • расположение грунтовых вод;
  • уровень промерзания почвы;
  • производительность системы;
  • используемый способ очистки;
  • оптимизацию выполнения монтажа канализационного устройства.

Схема очистных сооружений

Чтобы впоследствии не возникло конфликта с санитарно-разрешительными службами, перед строительством системы канализации необходимо подготовить ряд документов:

  • договор о праве собственности или аренды на земельный участок;
  • схему расположения места, где предполагается разместить очистную конструкцию;
  • соответствие существующим санитарным нормам;
  • технические условия использования водных ресурсов;
  • данные об объёме потребляемой и утилизируемой воды;
  • общую схему проекта;
  • описание системы фильтрации и утилизации сточных вод.

Разрешение санэпидстанции должно присутствовать обязательно. Следует помнить, что при нарушении санитарных норм размещения объекта, собственник может быть привлечён к административной ответственности.

Типы и принцип работы ЛОС

Локальные очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод способствуют переработке отходов в относительно безопасную жидкую субстанцию, которую можно использовать для технических нужд или сливать в почву.

ЛОС, которые используют для биоочистки:

  • Септики – герметичные камеры, в которые сбрасываются канализационные стоки. Там обитают анаэробные микроорганизмы, перерабатывающие осадок и способствующие очистке воды. Жидкости после септика требуется дополнительное очищение, к примеру, в фильтрационном колодце, перед ее сбросом в водоем либо почву.
  • Септические устройства с биологическими фильтрами. Принцип действия биофильтра заключается в просачивании воды через толщу крупнозернистого материала (щебня либо песка), который покрыт пленкой из особых бактерий. По такой схеме работают фильтрационные поля и колодезные установки. При прохождении стоков сквозь биологический фильтр благодаря микроорганизмам происходит активизация процессов окисления и разложения органических составляющих.
  • Биопруды – искусственные водные объекты глубиной, не превышающей метр. В них загрязненная жидкость после прохождения механической чистки перерабатывается благодаря действию бактерий. Для ускорения деятельности микроорганизмов необходим прогрев водоемов солнечными лучами: среднерусской зимой эти пруды обладают малой производительностью и почти не применяются. Усиление деятельности бактерий-аэробов также производится посредством принудительной аэрации.
  • Аэротенки – герметично выполненные установки, в которых применяется принудительная аэрация. Чтобы перерабатывать жидкость быстрее и эффективнее, используют активный ил, содержащий в своем составе нужные микроорганизмы.
  • Станции глубокой очистки. Сооружения используются при комплексном осветлении сточных вод с максимальным эффектом. После прохождения через них жидкость становится очищенной до 98%. Вода прогоняется через несколько различных фильтров и очистных приспособлений.

Для осветления стоков на предприятиях и в жилых комплексах все чаще применяют мембранный биореактор. В нем совмещены биообработка активным илом и механическая мембранная фильтрация. Мембранный модуль применяется для отделения иловой массы и является альтернативой осаждению этого вещества в классических установках биологической очистки.

Достоинства биореакторов:

  • компактные габариты при большой продуктивности;
  • использование при обновлении оборудования старых комплексов очистки;
  • возможность работы при значительном скоплении активного ила.

Есть два вида биологических реакторов: с внутренним и наружным размещением мембраны. Во втором варианте фильтр изолирован от технологических камер, и необходима установка промежуточного перекачивающего насосного оборудования.

Биологические пруды

Биологические пруды для очистки сточных вод

Эту разновидность биологической очистки канализационных стоков используют, если стоит необходимость объединить в одну систему целый поселок или несколько больших домов. Существует три вида схем:

  • В пруд подводят небольшую речку, воду которой смешивают с канализационными стоками. Происходит осаждение тяжелых нерастворенных частиц. Время очистки – минимум 15 дней. Обычно в таких прудах разводят рыб, которые увеличивают степень биологической очистки.
  • Несколько прудов, в которые стоки попадают неразбавленными. Резервуары располагаются последовательно. Вода перемещается из одного пруда в другой. Таким образом снижается степень загрязнения воды. В таких водоемах часто разводят карпов.
  • Доочистные водоемы. Это завершающий этап многоступенчатой очистки, не связанной с прудами и другими резервуарами такого типа.

В частном домостроении сложные технологические процессы практически не используются. Самый сложный из них – септик, работающий по принципу аэротенка. Это компактные устройства, энергозависимые, которые монтируются рядом с фундаментом дома. Есть простые модификации без использования электричества. В них биологические процессы очистки происходят с помощью бактерий, которые засыпаются прямо в септик. Первые в разы дороже вторых, но у них степень очистки очень высокая – до 99%.

Воду из таких очистных сооружений можно использовать для полива сада и огорода. Если установить дополнительные фильтрующие элементы, осветленную жидкость можно употреблять для бытовых нужд.

Очистка сточных вод

На текущий момент при реально создавшихся условиях нестандартности качественных, а также количественных характеристик сточных вод, прибывающих на очистные сооружения, возникает насущная проблема обеспечения необходимого качественного уровня очищаемой жидкости. Из-за дефицита пресной воды, при условиях всё возрастающих сельскохозяйственных, промышленных потребностей, намечены важные направления наиболее оптимального потребления водоресурсов:

  • использовать новые технологии по очищению использованной воды с целью обновления ресурсов пресных, чистых вод и правильное их применение;
  • всячески содействовать использованию новейших процессов технологического цикла очистки водовыпусков;
  • обеспечивать наименьшее количество потребляемой свежей воды.

Группа компаний «Эколос», располагая достаточно немалым опытом, предлагает полный комплекс работ по ремонтным работам, переоснащению, аварийному и плановому техобслуживанию, производству, созданию сооружений по очистке, причём по самым разумным расценкам. Профилем компании «Эколос» многие годы являются канализационные, ливневые, промышленные и хозяйственно-бытовые очистные сооружения всех типов, сложности и масштаба для различных объектов: дачи, частные домовладения, фабрики, цеха переработки.

Основа биологической очистки

Данный технологический процесс основан на способности бактерий разрушать органические вещества. А канализационные стоки и нечистоты — это стопроцентная органика.

Существует два способа биологической очистки:

  • Аэробный — когда разрушение происходит в присутствии кислорода.
  • Анаэробный — без участия кислорода.

Отметим еще две позиции, которые характеризуют схему очистки:

  1. Создание естественных условий.
  2. Создание искусственных условий.

Все чаще для дачных домов используется вторая схема, как самая эффективная. Ведь бывает такое большое количество нечистот, что справиться с ними бактериям не представляется возможным. А это ведет к загрязнению почвы и водоемов.

Способы и устройства

Биологическая очистка стоков делится на 2 основные разновидности:

  1. Естественная. Не используется в качестве основной очистки, а служит скорее дополнительным процессом. В основе естественного преобразования стоков лежит принцип природного удаления или переработки вредных микроорганизмов растительной средой или почвой.
  2. Искусственная. Данная разновидность очистки делится на 2 подвида:
    • Аэробная. В аэробных системах применяют бактерии, жизнедеятельность которых возможна только в кислородной среде.
    • Анаэробная. Способ очистки противоположный аэробному – в резервуары помещаются бактерии, для работы которых не требуется избыток кислорода.

При аэробной очистке используются бактерии вместе с небольшим количеством твёрдых неорганических веществ.

Данная смесь получила название «активный ил». Имеет не слишком плотную структуру и тёмно-коричневый цвет.

Последствиями аэробной очистки являются твёрдые вещества, а после анаэробного воздействия остаётся метан.

Важно! Метан, как и очищенные сточные воды, можно использовать в промышленных или сельскохозяйственных целях.

Рассмотрим более подробно каждый из методов биологической очистки сточных вод.

Биофильтры

В современных биофильтрах используется исключительно аэробная среда. В промышленных масштабах биофильтры представляют собой круглые бассейны больших диаметров. Помимо «активного ила» используется дренажный фильтр – слой шлака или гальки, толщиной от 2 до 5 см.

Последовательность очистки сточных вод в биофильтре:

  1. Стоки подаются в бассейн под напором и проходят первичную степень очистки – слой дренажа. Крупные частицы загрязняющих веществ остаются в шлаке или гальке, более мелкие – отстаиваются в открытом резервуаре.
  2. После прохождения первой степени очистки, в сточные воды добавляют бактерии – аэробы. Биофильтры имеют открытую конструкцию, поэтому начинается реакция поглощения аэробами загрязняющих веществ.
  3. После окончания реакции, на поверхности стоков остаётся тонкая плёнка, которую смывают под напором воды. Остаётся только очищенная техническая жидкость.

Биопруды

Биопруды отличаются от биофильтров уникальностью бактериальной среды – в них может использоваться как анаэробная, так и аэробная среда.

После очистки остается природный ил, который можно использовать в качестве удобрения или кормовой базы.

Чаще всего используют пруды-смесители – конструкции, в которых могут одновременно протекать как анаэробные, так и аэробные процессы. При этом процессы не пересекаются и протекают параллельно.

Метатенки

Данные конструкции созданы исключительно для полной переработки осадка, который возникает после процесса жизнедеятельности анаэробных или аэробных бактерий.

В основе конструкции метантенков преобладают 2 формы:

  • цилиндрическая.
  • прямоугольная.

Принцип действия:

  1. По трубопроводу в метантенк поступает осадок.
  2. Запускается специальная система подогрева, ускоряющая процесс разложения элементов. Основным элементом системы служит радиатор, через который проходит пар или жидкость.
  3. Жиры и белки, находящиеся в осадке, раскладываются на метан и углекислый газ, которые по другому трубопроводу поступают наружу.
  4. Вещества, которые не поддаются полной переработке, высушивают и используют в качестве удобрений.

Фильтрационные или дренажные поля

В основе принципа действия данного сооружения – очистка стоков путём пропускания их через дренажный слой. Основное требование для установки дренажного поля – достаточный уровень грунтовых вод, не менее 1.5 м.

Интересно! Фильтрационные поля могут быть различной формы: от классического параллельного расположения траншей, до уникальной «змейки» или «ёлочки».

Все трубы очистной системы располагаются в одном большом котловане дренажного поля – это основное отличие данной конструкции от фильтрующих траншей.

Каждое дренажное поле имеет несколько очистных отсеков:

  • В первом происходит грубое разделение стоков и твёрдых загрязняющих веществ.
  • Во втором отсеке на частично очищенную жидкость воздействуют анаэробные бактерии.
  • В последнем отсеке переработанный бактериями ил оседает на дно и со временем удаляется.

Аэротенки

Аэротенки по своей конструкции и принципу действия очень похожи на биопруды. В них также происходит смешивание бактериальной среды со стоками, но не природным путём, а под действием аэраторных систем, которые нагнетают большое количество кислорода в резервуары.

Аэротенки – это системы с высоким КПД. Для их непрерывной деятельности необходима постоянная работа аэраторной системы.

Среднее количество кислорода в системе не должно находится ниже отметки 0,5 мг/дм³, а показатель 0,2 мг/дм³ уже считается критическим.

Очищение различных стоков

Промышленных

Производственные и промышленные сточные воды необходимо очищать, чтобы снизить нагрузку на городские сооружения. Технологическая схема принципиально отличается в зависимости от состава стоков. Некоторые стоки насыщены органикой, другие – ионами тяжелых металлов.

Показатели КВЧ (общее количество взвешенных частиц), БПК5 и ХПК могут достигать десятки сотен мг/л. Уровень кислотности часто превышает 6-9.

Перед сбросом стоков в городскую систему очистки БПК5 доводят до 400 мг/л, а рН сокращают до 6-9. Технологическая схема выбирается в зависимости от состава вод.

Вышеописанные методы комбинируются в разной последовательности, некоторые могут упраздняться.

Бытовых

К этой категории стоков относятся воды из санузла, кухни, прачечных и воды, которые образуются после мойки помещений. Около 58% загрязнений – органические, а 42% – минеральные. В бытовых стоках содержатся моющие средства и возбудители заболеваний.

Распространенные методы очистки хозяйственных сточных вод – биологические. Обязательно используются обеззараживатели и реактивы для дезинфекции.

Поверхностных

К этим стокам относятся:

  • дождевые;
  • талые;
  • поливомоечные воды с населенных пунктов и промышленных площадок.

Через дренажную систему жидкость попадает в канализацию, затем поступает в отстойник.

Часть примесей осаживается, после чего стоки перекачиваются к флотатору, где удаляются нефтепродукты.

Потом происходит очистка на механических и сорбционных фильтрах. Стоки обеззараживаются и возвращаются в природные водоемы.

Плюсы напорной канализации

У каждой канализационной системы есть свои преимущества. К достоинствам напорной канализации можно отнести следующие:

  1. можно использовать длинный трубопровод из труб небольшого диаметра;
  2. экономия на установке и обслуживании системы – очистная станция заменяется насосом;
  3. скорость монтажа, нет необходимости в большом количестве земляных работ, связанных с установкой оборудования;
  4. нет риска в образовании засоров – насосы снабжены измельчителями, поэтому риск засорения трубы минимален;
  5. использование более прочных труб и специальных установок увеличивает срок эксплуатации системы.

Как происходит очистка городских сточных вод?

Классическая схема очистки хозяйственно-бытовых сточных вод включает несколько этапов.

  1. Механическая очистка городских сточных вод.

Первичная обработка стоков, поступающих по канализационной системе, производится в блоке механической очистки. Здесь происходит удаление загрязнений, главным образом находящихся в нерастворённом и частично коллоидном состоянии.

Первоначально из сточных вод извлекается твёрдый мусор, представленный такими загрязнениями, как тряпки, бумага, остатки овощей, фруктов и других включений. Эти отходы задерживаются решётками (ситами, процеживателями) и направляются в решётки-дробилки.

Частицы минерального происхождения, удельный вес которых выше удельной массы сточной воды, осаждаются в песколовках. Они направляются в виде песчаной пульпы на специальные площадки для обезвоживания перед дальнейшей утилизацией.

Крупнодисперсные органические загрязнения извлекаются из сточных вод с помощью первичных отстойников, при этом тяжёлые фракции оседают на дно, а лёгкие (жиры и нефтепродукты) всплывают на поверхность. Иногда для повышения эффекта осветления перед отстойниками устанавливают преаэраторы.

  1. Биологическая очистка городских сточных вод.

Метод основан на использовании жизнедеятельности микроорганизмов, с помощью которых находящиеся в сточных водах в растворённом или коллоидном состоянии органические вещества разлагаются и удаляются.

По принципу работы биологические очистные сооружения можно разделить на два типа:

  • удаление загрязнений происходит в условиях, максимально приближенных к естественным (биологические пруды, поля фильтрации). Сточные воды очищаются в них малоэффективно, так как используется запас кислорода, присутствующий в воде;
  • обработка сточных вод осуществляется искусственно в специальных резервуарах (аэротенках, биологических фильтрах, MBBR-реакторах и т. д.). В данных сооружениях создаются особые условия, при которых очистка происходит довольно интенсивно. В искусственных очистных сооружениях за счет чередования анаэробных и аэробных зон возможно удаление из сточных вод не только органических соединений, но и таких элементов, как фосфаты, нитраты и нитриты.
  1. Доочистка сточных вод.

Применяется для финишной доочистки стоков до норм сброса в водоем рыбохозяйственного назначения. Здесь часто задействуются многослойные песчаные фильтры, контактные осветлители, фильтры с полимерной загрузкой, сорбционные фильтры.

  1. Обеззараживание.

Выполняется с целью приведения бактериологических показателей сточных вод в соответствие с санитарными нормами. Для дезинфекции используются сильные окислители и их производные (хлор, озон), а также методы специальной обработки (облучение ультрафиолетом, кавитация).

  1. Обезвоживание осадка.

В процессе очистки городских сточных вод образуется большое количество осадка. С целью обработки и снижения объема осадка применяется следующее оборудование:

  • стабилизаторы осадка;
  • осветлители-перегниватели;
  • метантенки;
  • вакуумные фильтры;
  • фильтр-прессы;
  • центрифуги;
  • шнековые обезвоживатели и пр.

Схема биологической очистки

Есть два варианта использования бактерий: самостоятельный процесс и с применением мероприятий, которые основаны на механических, физико-химических и дезинфицирующих операциях.

Первый вариант – это засыпка внутрь канализационных колодцев сухих бактерий, которые в воде оживают, начинают размножаться и поедать органику. Такие препараты продаются в виде таблеток, порошков и гранул.

Второй вариант – комплекс биологических очистных сооружений, в состав которого входят разные виды оборудования.

  1. Механическая очистка предваряет процесс биологического воздействия. На этом этапе канализационные стоки подвергаются механическому разделению загрязненной воды на жидкость и примеси разной фракции. Для этого используются сетки, сита, фильтры, отстойники, песколовки и прочие приборы. Обычно их устанавливают последовательно. На этом этапе вода очищается до 40%.
  2. Физико-химическая очистка применяется для удаления из воды растворенных примесей. На этом этапе используют такие технологии как флотация, электролиз, сорбция, нейтрализация и прочие. Во многих из них используют химические реагенты.
  3. Дезинфекция канализационных стоков – завершающий этап. Чаще для этого используют ультрафиолетовое облучение, с помощью которого убивают вредоносные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы. Раньше для этого использовали хлор, который сегодня в современных очистительных установках не применяется.

В канализационных системах частных домов дезинфекцию ультрафиолетом используют редко. Хотя современные септики дорогого класса в себе такие отсеки несут. Стандартные септические канализационные сети – это три варианта биологической очистки:

  • аэротенки, в которых используется активный ил, богатый бактериями, пожирающими органику;
  • биофильтры;
  • анаэробное брожение, которое носит название метантенки.

Первые считаются наиболее эффективными. Принцип работы таких биологических очистных сооружений сточных вод основан на конструкции оборудования. Чисто конструктивно это несколько емкостей, объединенных в одно устройство. В одном происходит осаждение нерастворенных частиц — происходит осветление воды. Во втором стоки подвергаются воздействию активным илом. Здесь происходит биологическая очистка. В третий стоки вместе с илом подаются с помощью насоса, где происходит осаждение иловых масс. Они впоследствии самотеком попадают обратно во второй отсек.

Биофильтры популярны среди дачников, потому что они рассчитаны на очистку небольшого количества канализационных стоков. По сути, это емкость, в которую загружают бактерии. Производители предлагают две разновидности биофильтров:

  • капельные;
  • двухступенчатые.

Первые от вторых отличаются лишь пониженной скоростью очистки. По качеству две технологии одинаковы.

Метантенки — это железобетонная емкость с плавающей крышкой, которая может приподниматься под давлением выделяющегося газа-метана. Последний – продукт жизнедеятельности бактерий. Канализационные стоки внутри емкости подогреваются с помощью водяных или паровых радиаторов. Внутри расположена мешалка, которая все время вращается, перемешивая содержимое метантенка.

Внутри емкости отсутствует кислород. Именно такие условия позволяют выделить из органического месива жирные кислоты, которые всплывают на поверхность водной массы. Здесь они и превращаются с помощью бактерий в метан, углекислый газ и ил. Последний осаждается на дно тенка. Газы по специальным трубам в крышке оборудования выводятся за его пределы.

Виды

Станция биологической очистки – это комплекс оборудования, собранного в отдельный резервуар, который может иметь разный объем в зависимости от нужд использования системы. Все станции, выпускаемые современными производителями, можно классифицировать по:

  • степени очистки воды;
  • материалу корпуса;
  • сфере использования;
  • типу ориентации корпуса.

И это далеко не полный перечень доступных классификаций. Сегодня выпускают различные модели очистных систем, которые могут являться лишь альтернативой отстойной яме, а могут представлять собой конструкцию для эффективной очистки воды.

К первой группе систем относят накопительные станции, оборудованные одним фильтром. Принцип работы таких систем заключается в сборе жидкости и консервации неприятных запахов. Фильтрация малоэффективная, поэтому особой популярностью такие конструкции не пользуются.

Второй тип очистных сооружений – это камерные станции. В них предусмотрено от 1 до 5 фильтров, которые отлично справляются с поставленной задачей и очищают до 90-99% поступающей жидкости. Вода, прошедшая через камеры таких систем, может использоваться повторно в хозяйстве для:

  • полива растений;
  • наполнения бочек;
  • мытья транспортных средств.

Принцип работы камерных станций основан на очистке стоков микроорганизмами. А также существуют гибридные системы, которые сочетают в себе плюсы обеих станций.

Классификация по материалу корпуса подразумевает выполнение конструкции станции из:

  • пластика;
  • прочной стали;
  • бетона;
  • стеклопластика.

Последний вариант считается наиболее распространенным. Востребованность стеклопластика объясняется высокими эксплуатационными характеристиками материала и долговечностью. А также принято делить станции по форме. Например, популярностью пользуются конусообразные системы очистки.

Если рассматривать классификацию по месту установки очистительных систем, то выделяют два варианта размещения станций.

  • Подземный. В этом случае оборудование углубляют под землю.
  • Надземный. Резервуар остается на земле, под землей прокладывают только трубы.

В свою очередь, корпус канализационного оборудования может располагаться вертикально или горизонтально, что также иногда имеет значение. При этом определить принадлежность станции к тому или иному виду в обоих случаях можно визуально. Очистные сооружения принято классифицировать и по зависимости от электроэнергии. В этом случае выделяют энергозависимые и энергонезависимые станции. Первый вариант систем требует обязательного подключения оборудования к электросетям. Во втором варианте стоки передвигаются самостоятельно за счет предусмотренного уклона.

Похожие записи:

Как построить дом из сэндвич-панелей своими руками Установка входной металлической двери в квартиру своими руками Какие газовые колонки лучше Как покрыть крышу стеклоизолом своими руками Как установить входную дверь: видео + инструкция по самостоятельной установке Как рассчитать объем фундамента в м3 при разной высоте?