ОСНОВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЖКХ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 62

З.Р. Хасанова, Г.Ю. Фёдоров

ОСНОВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЖКХ

В данной работе рассматриваются основные сооружения по биологической очистке сточных вод предприятий ЖКХ.

Ключевые слова: биологические методы очистки сточных вод, биодисковые фильтры, биофильтраторы, биореакторы с биобарабанами.

С каждым днем человечество все яснее понимает, что загрязнение окружающей среды - верный путь к собственной гибели. И основной источник вредных выбросов (сбросов) - это отходы жизнедеятельности. Поэтому возвращению в естественный оборот потребленных ресурсов уделяется особенное внимание. Вода - одно из самых ценных и наиболее используемых природных компонентов, и относиться к ней следует очень бережно. Проблема очищения вод является чрезвычайно серьезной, поэтому для ее решения изобретались самые разные методы. Пытались обеззараживать при помощи сильнодействующих химических веществ - кислот и щелочей, однако результат такой «очистки» оставался не менее опасным для окружающей среды.

Со временем люди поняли, что нет ничего безопаснее методов естественного разложения органики. Нужно только заставить протекать реакции с большей скоростью. Так что, на сегодняшний день биологическая очистка бытовых сточных вод является наиболее удобным, безопасным и эффективным методом.

Биологическая очистка сточных вод представляет собой результат функционирования системы «активный ил - сточная вода», характеризуемой наличием сложной многоуровневой структуры. Биологическое окисление, составляющее основу этого процесса, является следствием протекания большого комплекса взаимосвязанных процессов различной сложности: от элементных актов обмена электронов до сложных взаимодействий биоценоза с внешней средой.

Результаты исследований показывают, что характерной особенностью сложных многовидовых популяций, к которым относятся и активный ил, является установление в системе динамического равновесия, которое достигается сложением множества относительно небольших отклонений активности и численности отдельных видов, в ту или иную сторону от их среднего уровня.

Биологическая очистка может осуществляться как в естественных, так и в искусственных условиях.

К сооружениям естественной очистки относятся: фильтрующие колодцы, поля фильтрации, фильтрующие траншеи, песчано-гравийные, циркуляционные окислительные каналы (ЦОК) и биологические пруды с естественной или искусственной аэрацией[1].

Однако почвенные методы не всегда приемлемы из-за неблагоприятных санитарных, почвенно-грунтовых, климатических, гидрогеологических условий. В связи с этим возникает необходимость в применении сооружений искусственной биологической очистки.

К сооружениям, в которых биологическая очистка протекает в искусственно созданных условиях, относятся:

1. Биодисковые фильтры.

2. Биофильтраторы.

3. Биореакторы с биобарабанами

4. Аэротенки

Рассмотрим некоторые из них.

Биодисковые фильтры (далее БДФ) - эти сооружения предназначены для расхода сточных вод до 1000 куб.м в сутки. В качестве загрузки для БДФ рекомендуются перфорированные диски, изготовленные из объемных синтетических материалов пониженной плотности (пенопласта, пеностекла). Современные БДФ представляют собой многосекционную емкость, наполненную вращающейся загрузкой. Диски набирают на горизонтально расположенном валу с расстоянием между ними 15-20 мм. Диски обычно погружены в очищаемую жидкость на 0,45 0 (30-45%), иногда до 0,75 0. Диаметр дисков находится в пределах от 0,4 до 3,0 метров в зависимости от производительности установки. Принцип действия данного сооружения следующий: диски - основной компонент сооружения - находится в постоян-

© Хасанова З.Р., Фёдоров Г.Ю., 2015.

Вестник магистратуры. 2015. № 5 (44). Том 1

ISSN 2223-4047

ном вращательном движении, причем их поверхность перфорации покрывается биопленкой, которая находится в прикрепленном состоянии. Биомодули, создавая обширную поверхность, обеспечивают гидродинамические условия, при которых отторгнутая биопленка продолжает работать, находясь во взвешенном состоянии. Здесь совмещается режим работы прикрепленного биоценоза и взвешенного (активного) ила. За пределами зоны очищаемой воды микроорганизмы, находясь в биопленке, получают кислород непосредственно из атмосферы. При одинаковых категориях обрабатываемых городских сточных вод и заданном эффекте очистки время аэрации в БДФ составляет 60-90 минут, а в классических аэротенках -около 6 часов. БДФ компактны, конструктивно просты, устойчивы к различного рода перегрузкам, имеют низкие удельные энергозатраты. Кроме того, при использовании этих фильтров практически отпадает необходимость насосной станции, так как гидравлические потери сооружений не значительны. БДФ -многосекционные сооружения (3-6 секций). Основная масса удаленных биоразлагаемых загрязнений приходится на первую и вторую секции БДФ. Процесс снижения аммонийного азота и нитрификации успешно протекает в третьей и последующих секциях. Удаление азота достигает 40%, что выше, чем в классических биофильтрах и аэротенках. Однако в очищенных водах присутствуют азотистые соли (биогенные соединения), поэтому в некоторых случаях требуется доочистка. Из БДФ биологическая пленка потока обработанной жидкости выносится во вторичный отстойник. Разделение биопленки осуществляется гравитационным способом. Тонкослойными модулями рекомендуется оборудовать вторичные отстойники [2].

Биофильтраторы (далее БФ) - это компактная установка предназначенная для малых расходов сточных вод (от 2 до 600 куб.м в сутки) и обеспечивает полную биологическую очистку от разнообразных загрязнений в широком диапазоне концентраций. Установка имеет низкие капитальные вложения и энергетические затраты. Она проста и экономична в эксплуатации, не требует специального постоянного ухода. БФ состоит из аэрационной (сорбционной) зоны и зоны осветления. В сорбционной зоне установлены вращающиеся перфорированные диски из пенопласта или подобных материалов. Диски вращаются мотор-редуктором с частотой вращения 10-15 об/мин. За счет градиента давления жидкость и отторгнутая биопленка переливаются через отверстие, устроенное в разделительной перегородке. Укрупненные хлопья активного ила из зоны осветления опускаются вниз и через отверстия подсасываются в аэрацион-ную зону за счет кинематики течения. Таким образом, происходит постоянный обмен биомассы между зонами сорбции и осветления. Очищаемая жидкость поднимается к лотку и отводится за пределы сооружения. Для интенсификации биотехнологии в БФ используется струйная аэрация, что позволяет исключить механическую систему привода «мотор-редуктор». Такой метод очистки применяется для расходов сточных вод от 0,5 до 1,5 куб.м в сутки и более, с загрузкой от низких до высоких значений концентрации биоразделяемых соединений [3].

Струйный БФ работает следующим образом. Сточные воды, прошедшие механическую очистку, попадают в аэрационную зону, куда также поступает смесь осветленной жидкости и циркуляционного активного ила. Эта смесь из нижней части осветляется, забирается по трубопроводу насосом и через струйный аэратор шахтного типа сбрасывается в аэрационную зону БФ. Струя потока вводится в межсекционное пространство ниже свободной поверхности на 15-30 см и отражается от специально спланированной поверхности дна. В результате возникают интенсивные воздушные восходящие потоки, которые приводят в движение биороторы. После контакта очищаемой жидкости в аэрационной зоне смесь ила и сточной воды поступает на осветление. Зона осветления разделена на три отсека. В дегазационно-отстойной зоне при нисходящем потоке отделяются выносимые из аэрационной зоны пузырьки газа малых размеров. Здесь укрупненные частицы ила осаждаются на дно отстойника и возвращаются в аэраци-онную систему. Далее смесь поступает во вторую зону отстаивания, где происходит основной процесс разделения твердой и жидкой фаз с образованием взвешенного слоя, углубляющего процесс биофильтрации. Из этой зоны укрупненные хлопья активного ила также поступают в камеру аэрации. В последующем отделении обеспечивается окончательная очистка сточных вод. Вторая зона отстаивания работает в режиме отстойника. Осаждающиеся хлопья активного ила по стенке емкости сползают в зону их забора насосным агрегатом. Осветленные сточные воды через сбросный лоток отводятся на обеззараживание.

Биореакторы с биобарабанами. В качестве биореакторов для очистных сооружений пропускной способностью 50-700 куб.м в сутки сточных вод применяются 5-6-ступенчатые установки с полупогруженными вращающимися биобарабанами. Они представляют собой каскад поддонов (корыт) цилиндрической или близкой к ним конфигурации. Для равномерного распределения жидкости в первом по ходу движения поддоне расположен приемный карман с затопленным щелевым переливом. Сборный канал для отвода очищенной жидкости устраивается на выходе из последнего поддона установки. В каждый поддон помещается барабан с волокнистой загрузкой, на которой нарастает биопленка. Барабан медленно вращается вследствие легкости конструкции, все барабаны каскада приводятся в движение от одного

привода. При вращении барабана осуществляется естественная аэрация биомассы микроорганизмов. В нижней части поддона устраивают сборно-отводящие каналы или продольные бункеры для сбора и отвода осадка, заканчивающиеся патрубком и задвижкой, которые присоединяются к сборному коллектору, отводящему осадок на обезвоживание [4].

Аэротенк - чаще всего резервуар прямоугольного сечения, по которому протекает сточная вода, смешанная с активным илом, где происходит биохимическая очистка сточной воды. Воздух, вводимый с помощью аэрационной системы, перемешивает обрабатываемую сточную воду с активным илом и насыщает её кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий. Большая насыщенность сточной воды активным илом (высокая доза) и непрерывное поступление кислорода обеспечивают интенсивное биохимическое окисление органических веществ, поэтому аэротенки являются одним из наиболее совершенных сооружений для биологической очистки [5].

Итак, в этой статье рассмотрены основные сооружения биологической очистки бытовых сточных вод на предприятиях ЖКХ.

При выборе типа очистных сооружений рекомендуется, в первую очередь, оценить возможность применения сооружений естественной биологической очистки как наиболее дешевых. Кроме того, очистные сооружения должны обеспечивать полное обезвреживание жидкой и твердой фракций стоков для возможного их повторного использования в технологических процессах.

Следует так же учитывать, что на выбор метода очистки бытовых сточных вод оказывают влияние следующие показатели:

- средний суточный расход сточных вод;

- степень очистки сточных вод по установленным загрязнениям;

- характер системы канализования (локальная или групповая);

- степень неравномерности поступления стоков от малых объектов;

- режим работы очистной станции (круглогодичный или сезонный);

- климатические, геологические топографические условия в районе расположения очистной станции.

Библиографический список

1. Справочник по очистке природных и сточных вод / Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин. - М.: Высш.шк., 2004.

2. Справочник по очистке природных и сточных вод / Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин. - М.: Высш.шк., 2004.

3. Методы доочистки сточных вод / Лукиных Н.А., Липман Б.Л., Криштул В.П. - М.: Строииздат, 2008.

4. Интенсификация доочистки биологически очищенных сточных вод» / Нечаев А.П., Славинский А.С., 2006.

N12.

5. Модернизация системы очистки бытовых сточных вод на предприятиях ЖКХ, имеющие на своем балансе биологические очистные сооружения (далее БОС) / З.Р. Хасанова, Г.Ю. Фёдоров // Вестник магистратуры. - 2014. -№ 12(39) Том 1.

ХАСАНОВА Залия Рустемовна - студент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.

ФЕДОРОВ Георгий Юрьевич - доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.