Что из себя представляют биологические очистные сооружения и как они работают

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.

Популярные модели и как выбрать

Строение автономной станции “Евробион”.

«Юнилос Астра», по сравнению с другими марками, не требует особого внимания в процессе эксплуатации. Проверять установку и мыть ее можно 2-3 раза в год.

Размеры могут быть разными в зависимости от производительности. В составе корпуса находится полипропилен, который является прочным и экологически чистым материалом. По бокам установлены «ребра жесткости», которые обеспечивают дополнительную устойчивость к нагрузкам.

Сам корпус внутри содержит 4 отсека: приемник, аэротанк, вторичный отстойник (для отделения ила) и финишный отстойник (для отделения чистой воды).

«Топас» – тоже компактная очистная станция для дачи. Состоит из полипропилена. Внутри корпус разделен на отдельные отсеки перегородками. Станция имеет дополнительные установки в виде насоса и компрессора, которые обеспечивают качественную очистку воды.

Автономная модель проста в обслуживании, надежна и не требует много места для установки. Есть много марок, которые рассчитаны на разное количество проживающих в доме людей. Стандартно максимальное количество человек, которое может обслуживать оборудование, пишется рядом с названием (например, «Топас-5» для дома, где постоянно живут 4 или 5 человек).

Очистная станция для частного дома «Тополь» разработана совместно Германией и Россией. Корпус прочный, из трехслойного гомогенного полипропилена. По бокам, как и в станции «Юнилос», расположены ребра жесткости. Материал хорошо изолирует тепло, из-за чего может использоваться круглый год без дополнительного утепления.

«Евробион» – новая модель для загородного дома, поэтому недостатков у нее практически нет. Тоже имеются ребра жесткости. По сравнению с другими станциями, присутствие электроники сведено к минимуму. Все электрические приборы находятся в специальном отдельном отсеке. Сама станция небольшая и легкая, в обслуживании нуждается каждые полгода.

По отзывам пользователей, станция биоочистки «Евробион» исправно работает. Отсутствует неприятный запах, вода после очистки кристально прозрачная. Обслуживать устройство просто с помощью дренажного насоса. Недостаток в том, что после перерыва станция долго запускается.

Большинство пользователей хорошо отзываются о всех моделях. У каждой из них есть как преимущества, так и недостатки, с которыми просто справиться.

Биологические и биохимические способы очистки сточных вод

Чтобы избавиться от загрязнений органического происхождения, прибегают к биохимическим способам. Их сущность заключается в применении специальных микроорганизмов, которые способны расщеплять органические соединения на простые компоненты:

• воду;
• углекислый газ;
• минеральный осадок.

Такие бактерии находятся в воде регулярно, однако их концентрация невысока, поэтому естественное очищение происходит не быстро.

При биохимической очистке прибегают к воздействию аэробных или анаэробных микроорганизмов.

Ниже приведена их сравнительная характеристика.

Аэробные микроорганизмы	Анаэробные микроорганизмы
Они способны переработать сложные соединения органического происхождения. На фоне окисления они распадаются на углекислый газ, воду и минеральный осадок. Аэробным микроорганизмам требуется кислород, поэтому конструкции оборудуют специальными аэраторами и компрессорами.	Они присутствуют в стоках в малых количества. Им не требуется кислород, но для нормальной жизнедеятельности необходим углекислый газ и нитраты. Конструкция должна быть оснащена системой вентиляции, поскольку эти бактерии выделяют метан.

Очистка может осуществляться в естественных или искусственно созданных условиях. Ниже рассмотрены основные способы.

Биологические пруды

Биологические пруды – искусственно созданные резервуары малой глубины.  Они предназначены для очистки и доочистки сточных вод в совокупности сооружениями.

Технологическая схема процесса следующая:

• Микроорганизмы применяют для окисления загрязнений кислород, который образуется в результате фотосинтеза.
• Поскольку водоросли потребляют двуокись углерода и аммонийный азот, который выделяется в результате разложении органических веществ, требуется придерживаться оптимальных условий – температуры и рН.
• Пруды обустраивают в несколько ступеней, общая продолжительность пребывания в них составляет несколько дней.

Высокая результативность достигается летом. Различают несколько видов прудов:

Наименование	Специфика
Проточные пруды	Их особенность заключается в том, что стоки не разбавляются речной водой
Анаэробные пруды	Они подразумевают применение анаэробных методик. Глубина прудов – 2-3 метра
Проточные водоемы	В отличие от проточных прудов, стоки разбавляют посредством речной воды
Контактные водоемы	Сущность очистки заключается в том, что в стоячей воде биохимическое окисление происходит значительно быстрее.

Конструкции с аэробным разложением

Сооружения по локализации в них биомассы подразделяются на две основные группы:

1. Аэротенки (биомасса локализируется во взвешенном состоянии). Они представляют собой железобетонные конструкции прямоугольной формы, разделенные перегородками.
2. Биофильтры (биомасса фиксируется на неподвижном материале, который сточная вода обтекает тонким слоем). Это резервуары, заполненные крупнозернистым материалом, бывают с одной или двумя ступенями очистки.

Конструкции с анаэробным разложением

Анаэробное разложение происходит с выделением метана, воды и углекислого газа.

Наиболее распространены следующие типы очистных сооружений:

1. Септики. Сооружения могут быть с одной, двумя или тремя камерами, они используются для обслуживания небольших объектов. Подходят только для предварительной очистки стоков, после чего требуется доочистка.
2. Отстойники. В отличие от септиков, разложение органических примесей протекает эффективно и быстро.
3. Метантенки. Они представляют собой закрытые резервуары, где процесс минерализации органического вещества выполняется при искусственном подогреве.

Использование очистительных станций в частных домах

Очень популярным и удобным стало использование локальных очистительных станций в частном секторе или на загородных участках. ЛОС отличаются от септиков и выгребных ям, так как предоставляют пользователю переработанную жидкость, которую можно использовать для полива.

Принцип действия ЛОС заключается в использовании анаэробных и аэробных разновидностей бактерий. Аэробам, для работы, требуется кислород (для этого в станциях устанавливают аэраторы – механизмы, которые обеспечивают постоянный доступ кислорода), анаэробы живут и размножаются только в безкислородной среде. Станции полной очистки имеют не сколько рабочих секций, через которые проходит сточная жидкость. Результатом работы станции является не только очищенная вода, но и полезный ил, который можно использовать в качестве удобрения.

Основным недостатком станций полной очистки можно назвать необходимость постоянной подачи электроэнергии. При прекращении электрического питания, станция перестаёт работать и может функционировать только как отстойник. После возобновления подачи электричества, для выхода на нормальный режим работы станции потребует от 10 до 25 дней, в зависимости от производителя. В остальном, ЛОС очень удобны при эксплуатации, не требуют постоянного технического обслуживания и частой откачки переработанных материалов.

Доочистка сточных вод

Биореакторы глубокой доочистки

Биореакторы используются для окисления неорганических веществ и превращения их в органические. Реакции происходят на поверхности специальных дисков. Автотрофные микроорганизмы нуждаются в кислороде, поэтому включается аэрация жидкости.

Фильтры доочистки сточных вод

Фильтрация происходит через песок. Сточные воды подаются снизу вверх. Сами фильтры расположены ниже других установок. Содержимое фильтров автоматически обновляется.

Обеззараживание воды ультрафиолетом

Для дезинфекции воды используется хлорирование, озонирование, гамма-облучение, переменный ток, ультразвук, ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое облучение — эффективный способ, позволяющий уничтожать все болезнетворные микроорганизмы — бактерии, вирусы, простейших, грибки. Мутность снижает эффективность облучения, поэтому необходима большая мощность. Постепенно загрязнения оседают на УФ-лампе, и ее нужно чистить.

Виды хлорирования: суперхлорирование, двойное хлорирование, с предварительной аммонизацией. Ультрафиолетовое облучение имеет преимущество перед хлорированием — не оставляет запах и не вредит здоровью, не загрязняет окружающую среду.

Ультрафиолетовое обеззараживание воды.

Очистка от фосфатов

Фосфаты содержатся в стиральных порошках и других моющих средствах. Они загрязняют окружающую среду, приводя к цветению водоемов. Для очистки от солей фосфорной кислоты используют уплотнители перед биологическим этапом очистки и песчаными фильтрами.

Методы биологической очистки сточных вод и ее польза. Станции и сооружения биологической очистки сточных вод

К методам биологической очистки сточных вод относят аэротенки, биологические фильтры и так называемые биопруды. Каждый способ имеет свои особенности, о которых мы расскажем вам далее.

Аэротенки

Данная биологическая методика очистка предполагает взаимодействие очищенных предварительно механическим способом стоков и активного ила. Взаимодействие происходит в специальных емкостях – они состоят минимум их двух секций и оборудуются системами аэрации. Активный ил содержит большое количество аэробных микроорганизмов, которые в соответствующих условиях выводят из стоков различные загрязнители. Ил – это сложная система биоценоза, в которой бактерии при условии регулярного поступления кислорода начинают поглощать органические примеси. Биологическое очищение происходит постоянно при одном главном условии – в воду должен поступать воздух. Когда переработка органики завершается, уровень потребления кислорода (БПК) падает, и вода подается в следующие секции.

В других секциях в работу включаются бактерии-нитрификаторы, которые перерабатывают такой элемент как азот аммонийных солей с образование нитритов. Данные процессы осуществляет одна часть микроорганизмов, другая же поедает нитриты с образованием нитратов. По завершении данного процесса очищаемые стоки подаются во вторичный отстойник. Тут активный ил выпадает в осадок, а очищенная вода направляется в водоемы.

Биофильтры

Биофильтр – популярная среди владельцев загородных домов биологическая станция очистки. Она представляет собой компактное устройство, в состав которого входит резервуар с загрузочным материалом. В виде активной пленки в биофильтре находятся микроорганизмы, которые осуществляют те же процессы, что и в первом случае.

Виды установок:

• двухступенчатые;
• капельной фильтрации.

Производительность устройств с капельным типом фильтрации низкая, но именно они гарантируют максимальную степень очистки стоков. Второй тип более производительный, но качество очистки будет примерно таким же, как и в первом случае. Оба фильтра состоят из так называемого «тела», распределителя, дренажной и воздухораспределительной систем. Принцип работы биофильтров аналогичен принципу работы аэротенков.

Биологические пруды

Для проведения очистки стоков данным способом должен быть открытый искусственный водоем, в котором будут протекать процессы самоочистки. Данный способ является самым эффективным, подходят даже неглубокие пруды глубиной до одного метра. Значительная площадь поверхности позволяет воде хорошо прогреваться, что также оказывает необходимое воздействие на процессы жизнедеятельности принимающих участие в очистке микроорганизмов. Максимально эффективным данный способ является в теплое время года – при температуре около 6 градусов и ниже процессы окисления приостанавливаются. Зимой очистка не происходит вообще.

Виды прудов:

• рыбоводческие (с разбавлением);
• многоступенчатые (без разбавления);
• пруды доочистки.

В первом случае стоки смешиваются с речной водой, после чего направляются в пруды. Во втором вода направляется в водоем без разбавления сразу после отстаивания. Первый способ требует около двух недель времени, а второй месяц. Преимущество многоступенчатых систем – сравнительно невысокая цена.

В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод?

Биологическое очищение стоков гарантирует получение практически на 100% чистой воды. Однако учтите – как самостоятельный метод биостанция не используется. Получить кристально чистую воду можно только в том случае, если сначала удалить неорганические примеси другими способами, а потом убрать органику биологическим методом.

Установка

Работы по установке ведутся в следующем порядке:

1. Выкапывается котлован по размерам станции. При необходимости с запасом для утепления конструкции.
2. На дно выкладывается бетонная плита. Поверх плиты ставиться станция биологической очистки. Корпус закрепляется ремнями.
3. Патрубки соединяются с сетями канализации и отвода стоков. Производится электромонтаж.
4. В установку заполняется вода. Засыпается грунтом.

Монтаж системы может зависеть от типа установки или модели, природных факторов, места расположения и т.д.

Важно! Если входная труба, подводящая стоки в систему, будет установлена выше точки промерзания грунта, то станция может выйти из строя

Основные устройства и сооружения для биологической очистки

Для того, чтобы вернуть сточным водам необходимый уровень чистоты, надо прибегать к использованию специализированного оборудования.

Конструкции, в которых протекают все процессы делятся на 2 вида:

• Сооружения, в которых чистка стоков происходит естественным путём, без использования дополнительных устройств, созданных человеком.
• Сооружения, в которых используются материалы, созданные человеком. Этот вид необходим в том случае, когда из-за природных факторов естественная очистка стоков невозможна.

Конструкции, которые позволяют принудительно проводить биологическую очистку стоков:

• Биологические фильтры, в которых в качестве используют пеностекло или различные разновидности пластмассы. Как и в других конструкциях, в биофильтрах допускается использование песка, гравия или щебня, в качестве фильтрующего элемента. Данная система очень удобна и популярна, так как позволяет за пол часа эффективно очистить от загрязнения небольшие объёмы стоков. Поверхность пеностекла способствует лучшему очищению и более быстрому удалению вредных микроорганизмов. Биофильтры, выполненные из пластмассы, предотвращают появление ила, а также пропускают большее количество кислорода.
• Биодисковые фильтры. Устройства, которые созданы для очистки не более 1000 куб м воды за раз, и представляет собой ёмкость, по которой расположены диски, сделанные из лёгких материалов, таких как пенопласт или пеностекло. Диски постоянно вращаются, а их поверхность (покрытая специальной биологической плёнкой) воздействует со сточными водами и производит очистку. Фильтры получают необходимое количество кислорода сразу же из атмосферы, это позволяет ускорить процесс. Уже через 1-1,5 часа можно получить техническую воду, пригодную для хозяйственных нужд или слива в ближайший водоём.
• Биофильтраторы. Устройства, которые отличаются компактностью, могут очищать до 600 куб. м за раз. Как и в биодисковых фильтрах, здесь используются диски из пенопласта, которые дополнительно покрыты биоплёнкой. Биоплёнка входит в реакцию с загрязнениями и проводить чистку. Дополнительно биофильтраторы имеют секцию для осветления стоков. Для быстрого избавления от вредных микроорганизмов, в первичную ёмкость добавляют некоторое количество осветлённой жидкости и активного ила. Биофильтраторы отличаются сложной конструкцией, но очищают стоки качественно и надёжно.
• Аэротенки. Наиболее популярны в населённых пунктах с небольшим количеством населения. Аэротенки удобно использовать, так как эти конструкции не занимают больших площадей. Для переработки стоков данные конструкции используют метод полного окисления. Окисление материала обеспечивает небольшой прирост активного ила, что позволяет проводить чистку аэротенков не более 1 раза за 3-4 месяца.

СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Представляют собой комплекс емкостей, насосного, воздуходувного и прочего оборудования, предназначенный для очистки сточных вод путем создания специальных условий для развития микрофлоры активного ила.

Далее рассмотрим основные виды биологического емкостного оборудования.

АНАЭРОБНЫЕ РЕАКТОРЫ

Для очистки концентрированных сточных вод в технологических схемах нередко применяются двухступенчатые анаэробные сооружения.

Анаэробные реакторы I ступени нашей компании представляют собой вертикальные цилиндрические емкости, выполненные из стеклопластика, и оснащенные погружными мешалками.

Анаэробные реакторы II ступени представляют собой вертикальные цилиндрические резервуары с коническим днищем, оборудованые технологической загрузкой, на которой непрерывно развивается иммобилизованная активная биомасса. Материал стеклопластик.

При прохождении сточных вод через технологическую загрузку органическая часть растворенных, взвешенных и коллоидных веществ перерабатывается прикрепленными на ней микроорганизмами. Образующийся при этом осадок минерализуется и периодически выгружается насосами на механическое обезвоживание.

В блоки I ступени для поддержания оптимальной дозы ила идет непрерывный его возврат с помощью центробежных насосов из блоков II ступени.

На первой ступени сточные воды мгновенно смешиваются с рециркулируемым активным илом из реакторов второй ступени, обеспечивающим их анаэробную обработку и перевод трудноокисляемых веществ в доступные для последующих ступеней формы.

В блоках анаэробного реактора I ступени создаются высокие концентрации анаэробного ила за счет постоянного его возврата во взвешенной форме. При этом иловая смесь тщательно перемешивается механическим путем, что обеспечивает равномерное распределение ила в водной массе и предотвращает осаждение его на дне и загнивание.

АЭРОТЕНКИ

Подразделяются на смесители и вытеснители. Первые отличаются равномерным распределением стоков по всему объему сооружения. В них осуществляется полное смешение сточных вод с иловой массой.  В вытеснителях же снижение содержания загрязнителей происходит постепенно при перемещении жидкости от места ввода до выпуска очищенной массы.

Также аэрационные емкости разделяются на аэротенки и биофильтры. В аэротенках механизм изъятия веществиз стоков  происходит в результате деятельности взвешенной в воде активной биомассы. Аэротенки иначе можно назвать биотенками. Биотенк — аэрационное  сооружение со специальной загрузкой,  способствующей увеличению общего  количества биомассы.

Биофильтр же оснащен специальным фильтрующим материалом, на котором образуется биологическая пленка – иммобилизованная форма. Она адсорбирует на своей поверхности примеси, которые под воздействием ферментов поглощаются живыми клетками.

Наши блоки биологической очистки работают в режиме биофильтра с затопленной технологической загрузкой и представляют собой цилиндрические емкости, по техническим особенностям разделенные на три зоны – центральную, отстаивания и периферии.

В центральной части установлена пластинчатая загрузка, на которой развивается прикрепленная аэробно-факультативная биомасса, обеспечивающая совместно с возвратным активным илом окисление органических загрязнений сточных вод.  В периферийных блоках происходит доокисление органических составляющих и переток в отстойные зоны. В них стоки вначале фильтруются через взвешенный слой биоценоза, а затем проходят тонкослойные модули, где происходит разделение очищаемых вод от биомассы ила.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ

Представляют собой искусственно созданные водоемы, в которых аэрация сточных вод проводится естественным воздухом.

Они имеют существенный недостаток в области наращивания активного биоценоза в зимнее время. Это связано с тем, что  при снижении температуры ниже 6 0 С, все биологические процессы прекращаются.

Кроме того, биологические пруды требуют создания больших санитарно-защитных зон (до 200 м).

Поэтому в настоящее время применение искусственно созданных водоемов не находит широкого распространения.

Этапы строительства

Монтаж комплекса зависит от нескольких факторов:

• тип канализационной системы;
• состав сточных жидкостей;
• количество стоков.

Исходя их этих факторов выполняют проектные работы. Производится:

• расчет параметров комплекса;
• выбор методики обработки жидкостей;
• подбор оборудования.

Монтажные работы определяет устройство очистных сооружений канализации. В зависимости от выбранной технологии устанавливают оборудование. Комплект включает емкости определенного размера, открытые резервуары или аэротэнки. Есть системы, в которых одновременно обрабатывают ливневые и бытовые стоки. Они способны параллельно выполнять разные способы очистки.

Схема сборки ОС канализации включает следующие работы:

• подготовка;
• разметка, подготовка котлована;
• сборка и монтаж емкостей;
• соединение отделений между собой трубопроводами;
• установка насосов, аэрационных установок и прочей техники;
• пусконаладочные работы.

Порядок действий иногда дополняют или расширяют, но принципиальных изменений не делают.

Строительство ЛОС производят для обслуживания небольшой системы частного дома или коттеджа. Объемы стоков в таких случаях гораздо меньше. Однако, порядок действий практически не отличается от схемы строительства крупных, городских станций. Выполняются те же проектные, земляные и монтажные работы. Разница состоит в общем количестве трудозатрат. Надо установить емкость на заданную глубину и утеплить ее. Затем необходимо соединить резервуар с трубами и подключить электропитание.

Для настройки работы ЛОС надо согласовать подачу свежего воздуха, проверить герметичность всех соединений, организовать автоматический контроль режима работы. Кроме этого, выполняют все необходимые процедуры, определенные производителем станции

Важно постоянно сверять свои действия с инструкцией, или пригласить для запуска авторизованных техников из сервисного центра

Этапы работы

1. Сточные воды поступают в первый модуль, выполняющий функции отстойника. Там вещества с низкой плотностью на поверхности образуют плёнку, а с высокой плотностью – выпадают в виде осадка.
2. Затем при помощи насосов первично очищенная жидкость подаётся во второй модуль с микроорганизмами, жизнедеятельность которых поддерживается подаваемым компрессором кислородом. Здесь загрязняющие вещества начинают разлагаться.
3. В третьем модуле происходит отделение ила от жидкости и направление его в отдельный отсек для сбора – илонакопитель. При этом очищенная вода уходит в дренажный колодец для использования в хозяйстве при поливе растений, мытья автомобилей или наполнения бочек.