Методы биологической очистки воды

Что такое биологическая очистка сточных вод или хозяйственно-бытовых жидкостей? Методы и принцип работы, какие бактерии и микроорганизмы используются? Системы сооружений и применение биопрепаратов. Особенности доочистки и когда она необходима.

Содержание

Какие методы устранения загрязнений существуют

Природная вода – сложная дисперсная система, содержащая огромное количество растворенных и взвешенных примесей различного фазового состава, минеральной и органической природы. Применить универсальный способ удалить такое множество веществ невозможно. В процессах водоподготовки задействован целый комплекс методов, биологических технологий очистки воды, каждый из которых ориентирован на устранение определенной группы веществ.

В зависимости от направленности воздействия и применяемых инструментов существует четыре основных вида методов очистки воды:

  1. Физические способы подготовки воды.
  2. Удаление растворенных загрязнителей с помощью реагентов – химические способы.
  3. Комбинированное воздействие на загрязняющие субстанции физико-химическими процессами.
  4. Биологическая очистка воды.

Физические способы водоочистки востребованы в основном на подготовительном этапе водоподготовки. Это фильтрация, процеживание, отстаивание. Они направлены на устранение крупных включений из объемов воды, которые могут нарушить работу оборудования и быстро вывести из строя селективные фильтрующие материалы при дальнейшей обработке и селективной очистке воды.

Химические методы основаны на способности соединений вступать в химические реакции между собой. Вводя специальные реагенты для запуска определенных взаимодействий, можно перевести токсичные загрязнения в неопасные соединения, связать их в труднорастворимые комплексы или нерастворимые осадки, которые легко удалить фильтрацией или другим методом отделения.

Физико-химические процессы сочетают в себе комбинированное воздействие на подаваемую для очистки воду физическими явлениями и химическими реагентами. Такие методы основаны на свойствах удаляемых примесей, активизировать которые помогают специально вводимые вещества, инициирующие химические и физические процессы. С помощью физико-химической очистки убирают как минеральные загрязнители, так и органику, ионы металлов, растворенные газы.

Биологические способы очистки – это сравнительно молодые, но перспективные методы удаления из воды нежелательных элементов и соединений с участием живой микрофлоры, специальных бактерий, грибов. Суть – в выборочном поглощении живыми организмами загрязнителей из воды как питательного материала для своей жизнедеятельности.

Что собой представляет

Это специальный резервуар определенной формы, в котором производится очищение водного раствора. В процессе фильтрования задействуются биологически активные материалы (различные микроорганизмы).

Очистной механизм метода основан на постоянном доступе воздуха к очищаемой среде и разнице температурных режимов. Так как основную работу выполняют живые организмы, необходима организация вентиляции. Без кислорода полезные бактерии просто не выживут.

Главные тренды рынка

Как развитые, так и развивающиеся страны сталкиваются с одной общей проблемой — ростом объемов промышленных и городских сточных вод. Это, в свою очередь, побуждает разработчиков из разных стран к поиску новых и все более совершенных технологий очистки воды.

Традиционные методы очистки включают использование адсорбентов, обратного осмоса, ионного обмена и электростатического осаждения. Их недостатки — высокая стоимость, плохая возможность повторного использования и низкая эффективность. Несмотря на прогресс, достигнутый в разработке новых технологий за последнее десятилетие, их использование ограничено в основном из-за свойств материалов и стоимости.

Согласно аналитическому агентству Mordor Intelligence, в 2020 году объем мирового рынка технологий очистки воды оценивался на уровне $50,5 млрд. До 2026-го рынок ежегодно будет расти примерно на 7% из-за быстро сокращающихся ресурсов пресной воды во всем мире. Спрос растет также со стороны разработчиков месторождений сланцевых углеводородов, производителей биотоплива и др.

Фото:Bloomberg

Негативно повлияла на рынок пандемия COVID-19. Но она же привела к появлению новой технологии, которая позволяет обнаружить коронавирус в сточных водах. Метод позволяет измерить присутствие РНК-генетического материала SARS-CoV-2 (рибонуклеиновая кислота) в человеческих фекалиях в системе сбора сточных вод. Исследования в Нидерландах показали связь между объемом вирусного материала в сточных водах и количеством случаев заражения в данном районе и помогают отслеживать эпидемиологическую ситуацию и эволюцию вирусов. Эта методика была также протестирована в 2020 году в более чем 40 штатах Америки, причем в университете Аризоны помогла предотвратить вспышку коронавируса, где выявили двух человек с бессимптомным течением болезни.

Перечислим пять наиболее инновационных, по нашему мнению, технологий очистки воды.

1. Мембранное разделение

Это давний и популярный метод очистки воды от примесей и загрязнителей. Есть много технологий, которые работают как фильтр: пропускают воду через пленку с микроскопическими отверстиями. Вода проходит, а загрязняющие частицы застревают на мембране.

Методы современного мембранного разделения, такие как обратный осмос (удаляет частицы даже размером 0,001-0,0001 мкм — соли жесткости, сульфаты, нитраты, ионы натрия, красители и т.д.), могут очистить воду от 99,5% примесей. Но для этого размер пор должен быть менее микрона. Основной недостаток технологии — высокая стоимость обслуживания (мембраны часто забиваются).

2. Облучение

Как следует из названия, этот процесс основан на воздействии радиации на сточные воды, чтобы уничтожить органические загрязнители. Источники излучения — от гамма-лучей до ультрафиолетового света.

Облучение обычно используют для обеззараживания, но некоторые методы, например, ионизирующее облучение, в сочетании с добавлением озона или перекиси водорода улучшают эффективность разложения органических примесей, включая пестициды и фенолы.

Современные системы УФ-обработки предлагают применять светодиодные лампы. Сейчас такие лампы начинают активно внедрять в коммунальном секторе, а также используются NASA в космических разработках агентства.

Фото:Pixabay

Второй способ — это гидрооптические технологии. Они позволяют использовать несколько раз энергию фотонов, так как ультрафиолетовые лучи отражаются от стенок кварцевой камеры. Это повышает эффективность дозы УФ-облучения для уничтожения сложных вирусов, например, коронавируса или аденовируса.

Артур Душенко, главный инженер VODACO, Россия:

«Вирусы и бактерии, поступающие в водоемы со сточными водами, в дальнейшем могут попадать в системы коммунального водозабора на том же водоеме. Современные системы реагентной дезинфекции с использованием гипохлорита натрия или жидкого хлора не способны обезвредить все бактерии, так как многие из них, такие как Cryptosporidium или Giardia (криптоспоридии или лямблии. — РБК Тренды), устойчивы к воздействию хлора так же, как и сложные формы вирусов — аденовирус и коронавирус (как яркий пример — SARS-CoV-2).

Системы УФ-дезинфекции на базе технологии HOD UV обеспечивают дозу воздействия на данные микроорганизмы в 120 mJ/cm2 и выше — это необходимое условие для обезвреживания вируса, разрушения цепочки РНК и угнетения способности к восстановлению. В России стандарт воздействия ограничен на законодательном уровне — 30 mJ/cm2».

3. Очистка наночастицами

Люди давно используют такие вещества, как древесный уголь, для очистки воды путем адсорбции. При очистке наночастицами используется та же механика, но с частицами в наномасштабе. Различные типы наноматериалов — металлические наночастицы, наносорбенты, биоактивные наночастицы, нанофильтрационные (NF) мембраны, углеродные нанотрубки (УНТ), цеолиты и глина — оказались эффективными материалами для очистки сточных вод. Их использование устраняет пестициды и тяжелые металлы в воде. Углеродные нанотрубки также рассматривают как прорывную технологию для опреснения морской воды до стадии питьевой. Основной недостаток технологии — стоимость.

4. Биоаугментация

Органический способ очистки представляет собой добавление в воду смеси микроорганизмов, которая разрушает и удаляет загрязнения. Эти микроорганизмы включают ферменты и безопасные бактерии, которые естественным образом разлагают загрязняющие вещества, такие как масла или углеродные продукты. Но биоаугментация может влиять на экосистему микрофлоры и, как следствие, нарушать процесс очистки. Поэтому эту технологию пока нельзя использовать для получения питьевой воды.

Бациллы. Используются в нефтепереработке для очистки от хинолина (Фото: Mauritius Images / Science Source / Nano Creative)

5. Мембранная биоаугментация

Мембранные биореакторы (MBR) — гибридная технология, которая включает мембранное разделение и биоаугментацию. Сточные воды после биологической очистки при помощи активного ила подают в емкость, называемую биореактором. В этой емкости располагаются мембраны, которые разделяют сточные воды на два потока — активный ил, используемый повторно для биологической очистки, и чистую воду.

На рынке представлены два основных типа MBR — это системы с вакуумным (или гравитационным) потоком и системы под давлением. Вакуумные системы погружаются в воду и имеют мембраны, установленные либо внутри биореакторов, либо в последующем резервуаре. Второй тип MBR, где поток управляется давлением, представляет собой внутритрубные картриджные системы, расположенные вне биореактора.

Преимущество мембранной биоаугментации — небольшая площадь для биологической очистки. MBR-реакторы увеличивают мощность очистных сооружений без увеличения площади конструкций.

Мембранные биореакторы для очистки сточных вод (Фото: Американская ассоциация мембранных технологий)

Ольга Рублевская, директор Департамента анализа и технологического развития систем водоснабжения и водоотведения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»:

«Нева — это основной источник водоснабжения в Санкт-Петербурге. Благодаря программе прекращения сброса сточных вод без очистки в Неву и Финский залив в 2021 году уровень очистки достиг 99,5%. К 2030 году весь объем стоков будет перерабатываться на очистных сооружениях. Сейчас наша технологическая схема очистных сооружений состоит из механической, химической и биологической очистки.

  • Механическая очистка включает решетки, песколовки, отстойники, в том числе прессование и отмыв отбросов (дополнительное поступление органических веществ в стоки) и преферментацию сырого осадка на стадии отстаивания (увеличение летучих жирных кислот).
  • Биологическая очистка основана на технологических схемах UCT (технология Кейптаунского университета) и JHB (технология Йоханнесбургского университета).
  • Химическая обработка применяется для удаления фосфатов. Используемый реагент — сульфат алюминия.

Так как в Санкт-Петербурге нет дефицита воды, то в городе нет ни вторичного использования очищенной воды, ни планов по применению таких технологий».

Статьи по теме:

  • Депонирование осадков сточных вод
  • Утилизация осадков бытовых сточных вод
  • Сжигание осадков сточных вод
  • Термическая сушка осадков сточных вод
  • Механическое обезвоживание осадков сточных вод

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

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

Для чего нужен биофильтр

как происходит очистка в биофильтрах

Биологические фильтрующие системы осуществляют очищение воздушной или водной среды от присутствующих в них органических соединений. Данные агрегаты отлично справляются с устранением органики, пылевых частиц, неприятных запахов, формальдегидных и фенольных составляющих, аэрозольных паров и кислотных компонентов.

Такие устройства применяют на станциях по очистке сточной жидкости, в местах утилизации ТБО, на предприятиях по мусоропереработке, заводах химической промышленности (изготовление лакокрасочных изделий, покраска материалов и т.д.). Не менее широкое применение такие устройства нашли в сельском хозяйстве и отрасли по производству и переработке пищевых продуктов.

Методы очистки сточных вод

Специалисты выделяют две большие группы методов биоочистки:

  • Естественные. Для улучшения качества сточных вод используются природные процессы, протекающие в воде, почве, растительных экосистемах. Загрязнения удерживаются, минерализуются, трансформируются или переносятся. Естественные экосистемы используются для доочистки сточных вод перед их спуском в водоемы.
  • Искусственные методы. Для их реализации используются сооружения, созданные человеком. В них помещаются аэробные или анаэробные микроорганизмы и обеспечиваются благоприятные условия для переработки загрязнений.

Основные устройства и сооружения для биологической очистки

биологическая очистка сточных вод

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.

Некоторые разновидности сооружений для естественного избавления от вредных микроорганизмов:

  • Колодцы, созданные для качественной фильтрации стоков, если в сутки не используется более 1 куб. м воды.
  • Поля обыкновенной и подземной фильтрации. Подземные поля создаются, если расход воды в сутки не превышает 15 куб. м. Обыкновенные поля справляются с объёмом до 1400 куб. м в сутки. Использование данной технологии считается очень практичным, так как в качестве фильтра используется грунт, который находится на месте будущего расположения конструкции.
  • Пруды биологической чистки сточных вод. При необходимости могут быть переоборудованы в систему принудительного избавления от загрязнений. Биологические пруды качественно очищают до 1400 куб. м воды в сутки.

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.

Что входит в состав биологических методов очистки воды

Биологическая очистка воды чаще всего применяется в замкнутой системе водоснабжения путем адсорбции и окисления загрязняющих веществ в заранее подготовленном пласте активного ила. Шламовая его составляющая находится у донной части оборудования, а часть – в плавающей зафиксированной насадке. Способность микроорганизмов выборочно употреблять для питания те или иные органические и минеральные соединения из очищаемой воды, позволяет подобрать виды живых бактерий для биологической очистки воды определенного химического состава. Нитробактерии Nitrosomonas окисляют азотистые соединения в процессе жизнедеятельности, серобактерии нейтрализуют сероводород.

Микроорганизмы, участвующие в биологической очистке воды, содержатся в виде колоний в серо-бурой кашицеобразной субстанции с запахом земли – активном иле. Он легко отстаивается и оседает на дно, что позволяет быстро отделить чистую воду от отработавшего ила. Все микроорганизмы для биологической очистки воды делятся на два класса в зависимости от условий, в которых они проявляют свою активность. Аэробной микрофлоре необходим кислород для жизнедеятельности и запуска процессов окисления. Напротив, питание и активное потребление питательных веществ анаэробными бактериями происходит только в бескислородном пространстве. В зависимости от выбранного типа микроорганизмов корректируются эксплуатационные условия устройств для биологической очистки воды.

Процесс биоочистки воды проходит в особых сооружениях:

  • биопрудах и на полях фильтрации;
  • биологических фильтрах;
  • аэротенках и метатенках.

Специфические микроорганизмы, продуцируя в активном иле, работают в качестве биоценоза минерализующей микрофлоры, способной адсорбировать органические и минеральные соединения на поверхности и окислять их. Во всех сооружениях кроме метатенков процессы окисления проходят с участием кислорода.

Биологические пруды как метод очистки

Биологические пруды – искусственно созданные или естественного происхождения водоемы со свободной аэрацией, на дне которых в активном иле живут микроорганизмы. На процессы биологической очистки воды благоприятно действуют растения прудов, особенно ряска, камыш, плавающий рдест, тростник, рогоз и роголистник.

Поля фильтрации организовывают на суглинистых, глинистых, торфяных, песчаных участках почв. Через почву, как фильтрующий материал пропускают воду. Микроорганизмы, живущие в почве, параллельно очищают воду от растворенных и взвешенных примесей. Это самые простые способы осуществления аэробной биологической очистки воды, не эффективные при высоких концентрациях примесей и большом потоке воды, но зато абсолютно не затратные и не нуждающиеся в постоянном контроле человеком.

Биологическая очистка на фильтрах

Биофильтр работает с использованием принципов физической фильтрации. Водный раствор пропускается через слой загрузки, предварительно покрытый биопленкой из аэробной микрофлоры. Чтобы живые организмы активно расщепляли загрязнения, воду в биофильтрах аэрируют принудительно. Однако возможна и естественная циркуляция воздуха.

Аэротенки и метатенки

Аэротенки отличаются более сложным устройством, чем биофильтры. Здесь биологическая очистка воды осуществляется при обязательной принудительной аэрации. Перед поступлением в аэротенк водный раствор перемешивают с активным илом, а затем пропускают через взвесь воздушный поток. Воздух насыщает воду кислородом, активизирует процессы окисления и разложения загрязнителей, способствует постоянному перемешиванию раствора. Если вместо воздуха аэрацию проводить кислородом, эффективность биологической очистки воды возрастает в разы, а такие установки носят название окситенки.

Бескислородная биологическая очистка сточных вод анаэробными микроорганизмами чаще всего проходит в метантенках. Главной особенностью процесса является отсутствие необходимости осуществлять аэрацию. А в качестве побочного продукта в результате химических процессов окисления и питания анаэробных организмов образуется биогаз. В резервуар метатенка подается концентрированный осадок из отстойников. Там он подвергается брожению. Для ускорения процесса используют повышение температуры до 35°С при мезофильном брожении, и до 55°С при термофильном. Процесс бескислородной очистки вод достаточно сложный, проходит в несколько этапов и заканчивается получением чистой воды и метана – дружественного для экологии топлива.

После механической и биологической очистки воды на выходе формируются разные осадки органических соединений. Это крупные частицы, оседающие на фильтрах, осадок из первичных отстойников, активный ил или биологическая пленка, образующиеся в устройствах аэробной биологической очистки воды. После измельчения такие отходы отправляются в специальный проток перед первичными отстойниками, улавливаются ими и перемещаются в сырой осадок. Суммарное количество осадков находится в пределах 1% объема обрабатываемой воды, из них 50 – 75% составляет активный ил.

Есть методики, использующие активированный уголь для увеличения эффективности биологической очистки вод. Его добавляют в воду на входе в аэротенки в количестве 150 – 250 мг/л или в адсорбер с принудительной аэрацией. Этот способ достаточно перспективен, так как повышает качество очистки воды и позволяет уменьшить габариты очистных установок на 20 – 30%.

Классификация

Разбираясь с вопросом: что такое биофильтр, необходимо выяснить, какие материалы используются в процессе фильтрации. По этим параметрам устройства подразделяются на несколько видов.

С объемной нагрузкой

работа биофильтра

Делятся на ряд подтипов:

  • Капельные, характеризующиеся небольшой производительной способностью. Зернистость загружаемого объекта равняется 20-30 мм при высоте слоя в 2 м.
  • Высоконагружаемые. Размер подлежащего погружению материала составляет 40-60 мм и четырехметровую слойную поверхность.
  • Башенные. Они достигают 16 метров в высоту, величина зерна равна 40-60 миллиметрам.

С плоской загрузкой

Звенья классификационной линии выглядят следующим образом:

  • Повышенная жесткость обеспечивается бетонными кольцами, элементами труб и т.д. В определенного объема емкость помещают разделенный на мелкие части металл, керамику или пластик. Плотность укладки должна составлять не менее 600 кг на кубический метр. Допустимая пористость оставляющих не менее 70%. Фильтрующая основа достигает 6 м.
  • Эти фильтры для очистки сточных вод характеризуются жесткой нагрузкой из блоков или решеток. Блочные элементы изготавливают из асбеста плотностью до 250 кг на кубометр и пористостью от 80% на 6 метров фильтрата. Кроме этого, отлично подходят пластиковые материалы, благодаря своим характеристикам фильтрующий слой может составлять порядка 16 м.
  • Рулонная (она же мягкая) создается при помощи прочной металлической сетки, тканей синтетического происхождения или покрытия из пластика. Вес размещают в виде рулонов или закрепляют специальным образом на каркасе. Параметры плотности — 60 кг/м³, пористость почти 100%, высота 8 м.
  • Устройства для помещения в емкости с изогнутым дном. Поверх очищаемой жидкости устанавливаются пластмассовые или асбестовые диски. Друг от друга они находятся на расстоянии 10-20 мм. Размер варьируется от 0,6 до 3 метров в диаметре.

Рулонная и засыпная методики применяются при самом большом расходе до 10000м³/день. Жесткая с задействованием блоков при среднем 50000 кубов в сутки. Погружные версии актуальны только при небольших нагрузках.

Капельные

биофильтр сточных вод

Такие биофильтры для очистки воды — это принципиально другая технология фильтрации. Подача водного раствора производится распылением капель или струйным способом. Кислород при этом проводится через дренажную основу фильтрующего агрегата или подается с поверхности.

Заранее отфильтрована сточная жидкость с небольшим количеством загрязняющих частиц попадает в распределяющий блок, который перенаправляет ее на загрузочный слой. После этого жидкостная среда отправляется в дренаж и водные емкости за территорией биоочистной системы. Во вторичном отстойнике происходит отделение биопленки.

Для данных систем характерна пониженная органическая нагрузка. Чтобы очистить фильтрующий материал от неживой оболочки, задействуют гидравлику.

В процессе очистки должно быть обеспечено равномерное распыление полного содержимого биофильтра. В противном случае нагрузочного скачка не избежать. Устройства на капельной основе практически невозможно контролировать путем изменения внешних условий. При их использовании отслеживают величины загрязненности и состояние самих агрегатов. Процесс очищения довольно дорогостоящий, поэтому загружаемый материал проще поменять полностью.

При использовании данного биологического фильтра для воды внимательно следят за аэрацией. Уровень кислорода не должен снижаться ниже 2 мг/л. При этом параллельно необходимо производить очищение площади под дренажем и над дном емкости. Фильтр био на основе капельного воздействия весьма чувствителен к сильному ветру в зимний период. Поэтому для максимально результативного функционирования организуют противоветровую защиту. Кроме того, стабильную работу нарушает заболачивание фильтрующей базы, которое предстоит срочно ликвидировать и посторонние объекты в общей загрузочной массе.

Высоконагружаемые

Работа биофильтра данного типа отличается высоким воздухообменом и, как следствие, отличной способностью к окислению. Большое количество поступающего воздуха становится возможным благодаря крупной фракции загрузки и увеличенной водонагрузке.

Фильтрующаяся жидкость перемещается довольно быстро и переносит вместе с собой неокисляемые элементы, а также части вышедшей из строя биопленки. Весь имеющийся кислород забирается для устранения оставшихся загрязняющих частиц.

Фильтры био данного типа отличаются высотой загружаемого слоя, большой зернистостью дренажной основы и особой структурой дна резервуара, обеспечивающей лучшую циркуляцию воздушных потоков. Очистка такого устройства возможна исключительно при беспрерывной напорной подаче жидкости.

Применение биофильтров

Использование биофильтров широко распространено в закрытых системах аквакультуры, таких как рециркуляционные системы аквакультур. Используются многие конструкции, с различными преимуществами и недостатками, однако функция та же: уменьшение водообмена за счет преобразование аммиака в нитрат. Аммиак образуется в результате плечевого выделения из жабр водных животных и от разложения органических веществ. Поскольку аммиак-N очень токсичен, он превращается в менее токсичную форму нитрита (Nitrosomonas sp.), а затем в еще менее токсичную форму нитрата (Nitrobacter sp.). Для этого процесса «нитрификации» требуется кислород (аэробные условия), без которого биофильтр может выйти из строя. Кроме того, требуется использования буферов, таких как известь.

Схема биофильтра

биологический фильтр для воды

Расположенное ниже схематичное изображение фильтрующего сооружения поможет наглядно представить процесс функционирования.

фильтр биологической очистки воды

Комплексный подход

В современных системах водоподготовки методы очистки используются комплексно, дополняют друг друга для повышения эффективности. Нет ни одного универсального способа избавить воду от всех загрязнений путем проведения одной технологической операции. Мы видим сложные фильтрующие системы в квартирах и домах, состоящие из предварительной фильтрации, установок ионного обмена и обратного осмоса, аэрационных колонок и УФ-стерилизаторов. На предприятиях, где водооборот значительно больше, применяют мощное оборудование, задействующее физические, химические, электрические свойства примесей, биологическую очистку воды в аэробных и анаэробных условиях. Важно правильно подобрать очистительные сооружения под состав загрязнений и реализовать их бесперебойную работу в заданных условиях.

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

Полезное видео

Смотрите интересный видеоматериал, в котором подробно рассказано о процессе очистки сточных вод биологическим методом.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...