Регулярное загрязнение природных ресурсов, в частности водоемов, – не редкость. Экологическая ситуация сегодня такова, что вода, являющаяся важнейшим ресурсом для жизнедеятельности человека, содержит разного рода вредные вещества. Поскольку вопрос очищения водных ресурсов на сегодняшний день является достаточно острым, возникла необходимость в разработке методов очистки. Очищать воду можно посредством механического способа, а также химического, физико-химического и биологического методов.
Содержание
Особенности процесса
Очистка водных ресурсов биологическим способом является наиболее выгодной в экономическом отношении и позволяет добиться достаточно хороших результатов. Необходимость в данной процедуре возникает при попадании в воду различных вредных компонентов. Это такие вещества, как: нефть, бензин, пестициды, а также отходы заводов и предприятий химической, аграрной, металлургической промышленности. Загрязненная вода меняет свои химические, физические и биологические свойства.
Различают несколько видов загрязнений:
- Компоненты органического и неорганического происхождения, которые могут иметь токсическое или нетоксическое воздействие.
- Механические фракции. Этот вид загрязнений, как правило, носит поверхностный характер.
- Размножение в водной среде различных грибов, микроорганизмов или водорослей или биологическое загрязнение.
- Сбрасывание в водоемы атомными и тепловыми станциями подогретой жидкости, что становится причиной теплового загрязнения.
- Радиоактивный тип загрязнений возникает вследствие наличия в водах радиоактивных компонентов.
В ходе работ на очистительных сооружениях вредные вещества, содержащиеся в среде, превращаются в безопасные соединения. В процессе прохождения биологической очистки воды ресурсы проходят три стадии обработки:
- Первая стадия предполагает удаление тех загрязнений, которые наиболее легко отделяются.
- На второй стадии происходит устранение растворимых веществ и твердых частиц.
- В процессе третьего этапа уничтожаются все оставшиеся вещества.
Сооружения для очистки сточных вод
Биологическая очистка водных ресурсов осуществляется двумя путями – в естественных условиях и в искусственно созданных. Далее рассмотрим сооружения искусственного способа очистки.
Биодисковые фильтры
Это емкости, имеющие несколько секций наполненных перфорированными дисками. Данные элементы изготовлены на основе синтетического сырья, обладающего пониженной плотностью – пеностекла или пенопласта. Диски в самой установке размещаются на специальном горизонтально расположенном валу, соблюдая расстояние в 20 мм. Принцип работы таких дисковых элементов заключается в беспрерывном пребывании во вращательном состоянии. Биодисковые резервуары снижают в очищаемом ресурсе содержание нитрификации и аммонийного азота. Но в воде, прошедшей данную очистительную процедуру, может наблюдаться присутствие таких биогенных соединений, как азотистые соли. В этом случае необходима доочистка.
Биологические фильтры, имеющие пластмассовую или пеностекольную загрузку
Это специальные изделия с керамзитом, щебнем или гравием в качестве фильтрующего материала. Для загрузки используются блоки из пеностекла. Выбор этого материала объясняется рядом его преимуществ:
- стойкость к высоким и низким температурам;
- устойчивость к механическим повреждениям;
- непроницаемость влаги, газа и пара.
Поверхность пеностекла достаточно обширна, благодаря чему материал удерживает большой объем биопленки и осуществляет интенсивную очистку воды.
В схеме биологической очистки сточных вод распределительную функцию в этом сооружении выполняет реактивный ороситель, которым оснащен прибор. Загрузки на пластмассовой основе применяются для засыпки, благодаря чему получается высокая пустотность, образовывается сорбционная поверхность и незначительная способность сцепления. Эти условия являются подходящими для формирования слоя биопленки. Загрузка на пластмассовой основе препятствует образованию ила в биофильтре и увеличивает поступление воздуха, благодаря чему повышается показатель окислительной мощности.
Однако наряду с положительными характеристиками данные фильтры имеют определенные недостатки:
- неравномерное поступление вод оказывает негативное влияние на функциональность приборов;
- биопленка подсыхает, в результате чего температурный режим ее деятельности становится неравномерным, и как следствие загрузка заиливается;
- чтобы не допустить данных последствий, необходимо произвести рециркуляцию очищенных вод, что требует дополнительных затрат энергоресурсов.
Биофильтраторы для очистки сточных вод
Данные сооружения биологической очистки сточных вод обеспечивают достаточно качественную очистку. Для их функционирования не требуется много затрат энергии, процесс эксплуатации отличается экономичностью и простотой. Биофильтр составляют две зоны – сорбционная зона и зона осветления. В первой части находятся диски, пребывающие во вращательном состоянии. Между двумя зонами осуществляется беспрерывный обмен биоматериала. Для большей интенсивности процесса в фильтре данного типа предусмотрена струйная аэрация.
После процедуры механической очистки вода поступает в сорбционную зону. Сюда также поступают активный ил и осветленная жидкость. Смесь этих компонентов извлекается через трубопровод при помощи насоса, после чего подается в сорбционную зону посредством струйного аэратора. На следующем этапе очищаемая жидкость поступает на осветление. В данной зоне находятся три отсека:
- в первом отсеке происходит отделение пузырьков газа незначительного размера. Крупные фрагменты иловой массы остаются в отстойнике и обратно поступают в сорбционную зону;
- во втором сегменте жидкие и твердые газы разделяются, и образуется взвешенный слой, который углубляет процедуру фильтрации;
- в третьем отсеке осуществляется завершающий этап очистки.
Биореакторы, оснащенные биобарабанами
В данных очистных сооружениях, предназначенных для биологических способов очистки воды, вращающиеся биобарабаны выполняют функцию биореакторов. Такие сооружения представлены в виде каскада корыт цилиндрической формы. Подобные емкости объединены в сообщающиеся элементы, благодаря чему в процессе очистки жидкость перемещается из одного корыта в следующее.
Чтобы очищаемые воды распределялись равномерным образом, в сооружении находится приемный карман. В последнем резервуаре находится канал, отводящий очищенную воду. В каждом таком элементе устанавливается барабан, на котором происходит накапливание биопленки. Вращение барабанов вызывают процесс естественной аэрации биоматериала. Сбор и отвод осадка осуществляется в каналах, расположенных в нижней части каждого корыта.
Аэрационные установки
Это резервуары, в которых находится биоактивный ил образованный колониями бактерий. Развитию данных колоний способствуют содержащиеся в сточной жидкости вещества органического происхождения, пребывающие в соединении со значительным объемом кислорода. Он поступает в установку посредством потока воздуха. Различают два типа очистительных сооружений относящихся к данной категории:
- Аэрационные установки, в основе работы которых находится процесс окисления.
- Оборудование, стабилизирующее избыточный ил аэробным путем.
Оба типа установок осуществляют очистку на достаточно высоком уровне. Принципом работы данных сооружений является метод полного окисления. Аэрационные установки очищают сточные воды бытового характера и производственную среду, имеющую близкий к бытовым водам состав.
Процедура окисления при биологической очистке сточных вод проходит в три этапа:
- В течение первого этапа вещества органического характера вызывают увеличение числа микроорганизмов.
- На втором этапе органические загрязнения оказывают меньшую нагрузку на ил, что сдерживает увеличение количества микроорганизмов.
- На третьей стадии недостаточный объем загрязнений замедляет размножение иловых микроорганизмов.
Как следствие данные организмы используют вещества микроорганизмов, которые уже являются отмершими. Таким образом, происходит минерализация органической части ила.
Сооружения, выполняющие очистку естественным путем
К данной категории можно отнести следующие конструкции:
- Колодцы, обладающие фильтрующими свойствами.
- Фильтрационные поля.
- Окислительные каналы с циркуляционным принципом действия.
- Фильтрующие траншеи.
- Биологические пруды, имеющие аэрацию искусственного или естественного характера.
- Кассеты, выполняющие фильтрующую функцию.
Очистительные установки, осуществляющие очистку биологическим способом, занимают ведущее место среди аналогичных сооружений. Очистительный процесс выполняется с использованием различных микроорганизмов в условиях присутствия в очищаемой жидкости растворенного кислорода.
Вещества, загрязняющие водоемы представляют для многих бактерий и простейших источник питания. Особенность очистительной процедуры заключается в извлечении из воды данных загрязнений. Но вместе с тем в воду вносятся и новые составляющие. Процедура устранения из воды вредных компонентов – это процесс, требующий внимательного подхода.
Применяемый способ очистки зависит от вида загрязнений и от его количества. Именно на эти показатели следует ориентироваться при выборе установки биологической очистки сточных вод. Также нужно учитывать содержание в воде неорганических компонентов и подбирать соответствующие бактерии.
Заключение
В последнее время наблюдается значительное развитие различных сфер промышленности. Подобная тенденция наряду со многими преимуществами имеет и обратную сторону – это загрязнение ресурсов природы. В связи с этим происходит загрязнение важного для жизни человека ресурса – воды. Чтобы исправить ситуацию и извлекать из среды вредные для человека вещества, сегодня разработано достаточное количество методов и очистительных установок. Среди всех способов фильтрации приоритетное место занимает очистка биологическим методом, которая является довольно эффективной и дает возможность добиться высоких показателей фильтрации.
Особенности процесса биологической очистки воды представлены на видеофрагменте:
