Принцип работы очистные сооружения: Принцип работы биологических очистных сооружений

Содержание

Принцип работы биологических очистных сооружений

Принцип работы биологических очистных сооружений
Ниже изложен принцип работы биологических очистных сооружений.

Необходимость экономии водных ресурсов привела к созданию систем биологической очистки вод. На самом деле биологические очистные сооружения являются комбинированными, поскольку включают в себя механический и бактериальный способы очистки.

Очистке подвергаются как поступающие из природных источников воды, так и уже использованные, то есть сточные. В первом случае природная вода очищается от ила и примесей биологических и глинистых веществ и становится пригодной для хозяйственно-бытовых и промышленных целей. Сточная вода очищается уже для повторного использования или сброса обратно в водоем. Ниже изложен принцип работы биологических очистных сооружений.

Установка для очистки состоит из канализационной насосной станции, фильтров, сточного бассейна, аэратора, мембранного биореактора и резервуаров для чистой воды. Помимо этого весь комплекс снабжен датчиками, мониторами, автоматами и станциями управления.

Все сточные воды – хозяйственно-бытовые, промышленные, ливневые – приходят в канализационную насосную станцию. Перед тем, как приступить к биологической очистке, вода должна пройти этап механической. Это необходимо, чтобы исключить попадание в очищаемые воды крупных предметов и таких мелких загрязнений, как песок, камни, осколки бытовых предметов или промышленных деталей, которые часто попадают в канализацию. Во избежание этого отводные каналы закрываются специальными решетками, которые задерживают инородные предметы. После механической очистки, сточная вода попадает в специальный бассейн – первичный отстойник, где аккумулируются все поступившие в систему очистки воды, а также выпадает в осадок взвешенная органика.

Здесь при помощи воздуходувов начинается активная аэрация – насыщение воды кислородом, наличие которого является необходимым условием для жизнедеятельности бактерий, способствующих разложению нестойких органических соединений.

После того, как произошла механическая очистка и насыщение кислородом вод, наступает этап разложения загрязнений активным илом – биологическая очистка скоплением живых микроорганизмов.

Во вторичном отстойнике удаляются остатки активного ила, происходит фильтрация и дезинфекция воды, которая затем поступает в резервуары и сбрасывается в водоем.

Принцип работы очистных сооружений биологической очистки показывает, что одно такое сооружение способно снабдить водой целый коттеджный городок или промышленное предприятие.

Назад в раздел

Принцип работы очистных сооружений

Принцип работы очистных сооружений
Принцип работы очистных сооружений сточных вод основан на выполнении инструкции, представляющей собой совокупность последовательных мероприятий.

Водные ресурсы активно эксплуатируются различными промышленными предприятиями. После осуществления производственных процессов природная вода становится не пригодной к дальнейшему использованию. Именно поэтому необходимо выполнять чистку сточной воды от загрязняющих частиц. Перед тем, как вернуться обратно в природную среду вода должна пройти полный комплекс очистительных процедур. Для решения данной задачи на каждом производственном предприятию устанавливаются современные очистные сооружения.

Принцип работы очистных сооружений сточных вод основан на выполнении инструкции, представляющей собой совокупность определенных последовательных мероприятий. Численность очистных процедур зависит от степени загрязненности сточной воды, а также от особенностей системы стандартов качества, разработанной отдельно для каждого предприятия. Как правило, очистка водосточных стоков представляет собой прохождение механического, а затем биологического этапов. Непосредственно после осуществления данных стадий начинается физико-химический этап. В заключение при помощи специализированного очистного оборудования выполняется качественная дезинфекция сточной воды.

Механический этап представляет собой подготовительную обработку поступающей в очистное сооружение воды. Данная стадия характеризуется тщательным улавливанием частиц, которые способны оказывать негативное воздействие на уровень чистоты сточной воды. Происходит улавливание плохо растворимых загрязнений, что важно для последующего этапа — биологического. Механическая очистка осуществляется посредством эксплуатации специальных фильтров, имеющих вид решетки, уловителей песка и профессиональных септиков. Этот этап позволяет выполнить довольно грубую, первичную очистку. Современный принцип работы очистных сооружений прост, включает еще два этапа;

Для стадии биологической очистки характерно устранение из воды вредоносных микроорганизмов;

На заключительной стадии вода обеззараживается.

Принцип работы локальных очистных сооружений основан на возможности функционировать вдали от разветвленной городской канализации.

Назад в раздел

Виды и принцип работы городских очистных сооружений

Система утилизации отходов, является неотъемлемой частью любого города. Именно она обеспечивает жилому массиву, нормальное функционирование и соблюдение санитарных норм в городских условиях. Сточные воды, которые проникают в городские очистные сооружения, в своём составе содержат очень разнообразные органические и минеральные соединения, способные нанести окружающей среде колоссальный урон, если не будут утилизированы должным образом.

В состав очистного сооружения входит четыре специальных очистных блока. Для удаления песка и крупного мусора служит первый механический блок очистки (как правило, крупные отходы, отсеянные ещё на первом этапе утилизировать гораздо проще). Затем, на следующем этапе, в другом блоке происходит полная биологическая очистка, и при этом удаляются соединения азота и максимально возможное количество органических соединений. После этого, в третьем блоке, уже происходит дальнейшая доочистка отходов – они очищаются на более глубоком уровне и обеззараживаются. И в четвёртом блоке, происходит процесс обработки оставшихся осадков. Далее, чтобы лучше понять суть процесса, мы рассмотрим более детально то, как именно это происходит.

Благодаря механической, физико-химической и биологической обработке, из загрязнённых вод выделяют осадок, который потом отсеивается в специально разработанных для этих целей отстойниках, а затем, когда образуется активный ил, он переходит во вторичные отстойники. Активный ил – это очень вязкое вещество, которое содержит в своём составе различные простейшие организмы, бактерии и хлопья, образовавшиеся из разнообразных химических соединений. Ил, отсеиваемый отстойниками, обладает почти стопроцентной влажностью, но удалить излишнюю влагу невероятно сложно, поскольку вещества сильно связаны между собой и обладают низкой влагоотдачей. С помощью специальных илоуплотнителей, ил обрабатывают и уплотняют на два-три процента.

К сожалению, образовавшееся вещество, нельзя использовать как удобрение, потому как, несмотря на то, что калий, азот и фосфор присутствуют в активном иле, они плохо усваиваются растениями, а помимо опасных для человека микроорганизмов в его составе также содержатся и яйца гельминтов. Далее рассмотрим подробнее виды и принципы работы сооружений для очистки городских сточных вод. В очистных сооружениях для механической очистки вод, для удаления песка и крупного мусора, используются специализированные сетки или процеживатели с ячейками не больше двух миллиметров. Для более мелкого песка используются песколовки. Это полностью механизированная процедура. Выглядят сооружения для механической очистки, как высокие одиннадцати метров и диаметров до двадцати двух метров, резервуары, созданные на основе нефтяных. Сверху они закрываются крышками и оснащены системой вентиляции. В освещении и отоплении такие сооружения нуждаются в минимальных количествах, так как наибольший объём в нём занимают сточные воды, для которых не требуется повышать температуру (она должна быть в пределах примерно двенадцати-шестнадцати градусов).

В биологической очистке задействованы сложные химические процессы, способствующие окислению и расщеплению жидкостей, при использовании насосов, которые транспортируют загрязнённую воду из одной зоны в другую. Кроме того, система оснащена анаэробным стабилизатором, который содержит илоуплотнитель. В настоящее время, в городской черте используются различные виды очистных сооружений, локальные, которые рассчитаны на частные и загородные дома и промышленные, необходимые для того, чтобы очистить воды от промышленных отходов.

С особенной строгостью соблюдения экологических норм, относятся к предприятиям выпускающий какой-либо вид продукции (особенно тех, от деятельности которых остаются отработанные тяжёлые металлы и химические соединения). Поэтому только после предварительной очистки, отходы промышленных предприятий, связанных с выпуском химической, лёгкой, нефтеперерабатывающей и другой промышленностью, можно сбрасывать в систему центральной канализации или использовать вторично. То, какие процессы должны производиться при очистке вод с промышленного предприятия, определяется отраслью промышленности. Участок, который используется для постройки крупных водоочистных сооружений, обязательно выбирается с учётом удобного подъезда автотранспорта, наличия водоёма, в который планируется сбрасывать уже очищенные воды и особенности рельефа местности (в частности, состав грунта и уровень грунтовых вод).

Поскольку станция очистки является сооружением, способным оказывать непосредственное влияние на окружающую среду, оно должно соответствовать строго определённым стандартом и нормам. Периметр станции служащей для очистки сточных вод всегда должен огораживаться забором, а на самой территории станции используются только резервуары городского изготовления. Кроме того, очистные сооружения подлежат строгому контролю министерства экологии и биоресурсов, которые устраивают проверку всех сооружений на станции.

виды, устройство, принцип работы и монтаж установок

На чтение 5 мин Просмотров 194 Опубликовано 13.11.2018 Обновлено 10.11.2018

Очистные сооружения – устройства, представляющие комплекс технического оборудования для очищения сливных жидкостей до допустимых показателей с дальнейшим сбросом в водоемы, почву либо центральную канализацию. Возможно их повторное использование для технологических и оросительных нужд.

Виды очистных сооружений канализации

Схема очистных сооружений сточных вод

Очистительные устройства подразделяются на городские и локальные. Первые принимают смесь хозфекальных стоков от жителей города, производственных жидких отходов от индустриальных объектов, а также дождевых и талых вод.

Локальные ОСК монтируются на индустриальных объектах для очищения стоков от основных загрязняющих примесей перед сбрасыванием в центральную канализацию либо вторичным использованием. Местные автономные очистители устанавливают на приусадебных участках.

Устройство очистных сооружений канализации разнообразно и зависит от типа сточных вод и степени их загрязнения. Комплекс может состоять из следующих блоков:

механические узлы;
установки биоочищения;
устройства для ионного обмена;
кислородонасыщающие аппараты;
фильтры для адсорбации;
оборудование для электрохимической и физико-химической очистки;
установки для обеззараживания.

К очистительному оборудованию относят емкости для накопления, хранения, обработки отфильтрованного осадка.

Принцип работы очистных сооружений централизованной городской канализации:

Очищение стоков производится механическим способом. Загрязняющие примеси задерживаются благодаря особым решеткам и пескоуловителям.
Мембранным устройством выполняется более тщательное очищение. В отстойнике отделяются взвеси и удаляются минеральные примеси.
Для дальнейшего очищения применяются биологические средства. Под действием активных бактерий происходит распад органических соединений в составе загрязненной жидкости. Стоки проходят через биологический фильтр. В результате появляется ил и газообразные соединения.

На завершающем этапе обеззараживания применяются дополнительные химические реагенты. Полученную воду можно использовать для технических целей.

Ливневая канализация

Предназначается для сбора и переноса поверхностных вод, образующихся вследствие атмосферных осадков. Главная задача ливневки заключается в отведении влаги от основания и стен домов, зеленых насаждений, дорожных покрытий.

Система очистки сточных вод ливневой канализации включает:

водоотводы на кровле;
воронки и водостоки, которые направляют и транспортируют влагу в ливнеприемник;
систему трубных отрезков и лотков, передающих воду в накопитель либо расположенный поблизости овраг.

На различных участках транспортировочной системы ставят пескоуловители с контейнерами для сбора мусора. Они выполняют функцию фильтра и требуют систематической очистки.

Локальные сооружения

Конструкция разнообразна: от выгребной ямы до станции глубокой очистки канализационных стоков. В домашних условиях чаще всего используют:

Выгребные ямы. Это самые простые ЛОС, могут быть герметичными или дренируемыми. Разрешены только для небольших домиков и дач.
Септики – герметичные резервуары, в которые сбрасываются канализационные стоки. Там обитают анаэробные микроорганизмы, перерабатывающие осадок и способствующие очистке воды. Жидкости после септика требуется дополнительное очищение, к примеру, с помощью биофильтра, перед ее сбросом в водоем или почву.
Аэротенки. Это герметично выполненные установки с принудительной аэрацией. Чтобы перерабатывать жидкость эффективнее, используют активный ил, содержащий в составе нужные микроорганизмы.

Для глубокой очистки монтируют состоящие из блоков и модулей канализационные станции и биореакторы. Установки такого типа снижают концентрацию ила в воде после очистки и защищают экологию и здоровье людей. Они доводят чистоту сточной жидкости до 98 процентов, что предполагает ее вторичное применение. Сооружения монтируют на производствах либо на участках вблизи жилых комплексов и крупных коттеджей.

Выбор установки

Выбирая подходящую систему очищения, учитывают:

общий объем суточного использования воды;
тип и принцип работы канализационной установки;
месторасположение объекта.

Функционирование некоторых установок может производиться в режиме полной автономии. Для работы других понадобится электричество либо иные виды энергии. Есть устройства, применение которых недопустимо при близком нахождении грунтовых вод.

Особенности проектирования

Расположение ЛОС на участке

При создании схемы расположения очистных сооружений требуется предусмотреть риски эксплуатации установки. Каждый вид очистной конструкции обладает своими плюсами и минусами. При подборе необходимо исходить из параметров применения:

вероятного объема сточных вод, которые будут ежедневно поступать в очистную емкость;
применения сооружения – на постоянной либо сезонной основе, или только по выходным;
производительности системы;
геологических условий месторасположения участка;
уровня подпочвенных источников и точки замерзания грунта.

Если планируется строительство большого дома для многочисленной семьи с оборудованием нескольких санитарно-технических помещений, рекомендуется возведение автономной канализационной системы. Если вы подбираете установку для дачи либо небольшого дома – хватит обычного септика.

Регулирование по санитарным и строительным нормативам

Правила размещения очистных сооружений указаны в СНиП 2.04.03-85 и СанПиН 2.2.1. Чтобы избежать конфликта с санитарными и другими надзорными службами, нужно учитывать требования, прописанные в этих нормативных сводах, а также подготовить пакет документов:

договор о праве собственности либо аренды;
схему месторасположения точки, где планируется установка очистного сооружения;
соответствие существующим санитарным нормам;
технические условия применения водных ресурсов;
информацию об объеме используемой и утилизируемой воды;
проектные документы;
описание фильтрационной системы и утилизации канализационных стоков.

Также потребуется разрешение от санэпидстанции. При нарушении санитарных норм владельца могут привлечь к административной ответственности.

Монтажные работы

Обустройство очистного сооружения состоит из шести этапов:

Создание проекта.
Осмотр площадки и определение ее готовности к установке.
Возведение устройства.
Подсоединение установок к коммуникационным сетям.
Работы по пуску и наладке, регулировка и настройка автоматического оборудования.
Тестирование и сдача объекта.

Определение полного объема установочных работ зависит от особенностей местности и конструкции очистной установки.

При составлении схемы устройства и последующем монтаже руководствуются санитарными и строительными нормативами.

Если для откачки отходов придется использовать ассенизаторскую машину, понадобится обустроить свободный подъезд к накопительной емкости.

Современные канализационные установки представляют собой удобные устройства для эффективной очистки сточных вод. При грамотном применении они обеспечат комфорт жителям домов и владельцам предприятий и позволят предотвратить экологическое загрязнение местности.

виды, устройство, принцип работы и схемы

На чтение 5 мин Просмотров 224 Опубликовано 29.04.2019 Обновлено 26.04.2019

Современный человек для собственных нужд использует большое количество воды. В процессе ее применения жидкость подвергается серьезным загрязнениям, становится угрозой для окружающей среды и людей. Поэтому перед ее выведением в природные условия необходимо проводить тщательную обработку. Одним из этапов этого процесса является биологическая очистка.

Понятие биологической очистки

Биологические очистные сооружения удаляют из воды до 99% примесей

Это комплекс проводимых работ, которые направлены на удаление из воды загрязнений (в основном органических) с помощью бактерий. Канализационные стоки, исходящие из домов, наполнены органикой в виде жиров, сульфатов, тканей разного вида, углеводов и прочих.

Попадая в канализационную систему, стоки подвергаются процессу разъедания бактериями. Окончательным продуктом выступают углекислый газ и активный ил, который оседает на дно канализационного колодца. Его можно впоследствии использовать в качестве органической добавки в грунт, делая его богатым полезными для растений веществами. Ил скапливается на дне резервуаров несколько лет, поэтому, заполняя собой емкости, он уменьшает объем канализационного колодца. Поэтому от иловых отложений стенки сооружений нужно очищать.

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.

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%.
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.
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.

В некоторых септиках есть четвертый отсек, где происходит очистка воды с помощью кислорода, потому что некоторый вид бактерий может жить только при его наличии. Такое оборудование снабжается компрессорами.

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.

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.

Принцип работы очистных сооружений | Технопайп

[vc_row css=».vc_custom_1456336017329{margin-top: 20px !important;}»][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]Смотреть видео «Септик Тополь Принцип работы»[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row css=».vc_custom_1456336036356{margin-top: -40px !important;}»][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]Полномасштабные очистные сооружения, благодаря применению прогрессивных методов, обеспечивают высокую степень очистки воды. Принцип работы очистных сооружений локального масштаба от них ничем не отличается, так как они выполняют аналогичные функции. Как правило, ЛОС представляет собой комплексную систему с различным набором очистного оборудования, например, станции от Wavin Labko или Helyx. Их устанавливают в местах, где нет доступа к центральной канализации, на предприятиях, для обслуживания удалённых посёлков. От степени загрязнённости сточных вод зависит, какое количество этапов и какие методы будут применяться при их очистке. Чем сильнее загрязнения, тем сложнее очистной комплекс и требования к результату гораздо выше. По принципу воздействия выделяют следующие этапы очистных работ: механический, физико-химический, а также биологический.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row css=».vc_custom_1452535745901{margin-top: -40px !important;}»][vc_column width=»1/1″][vc_single_image image=»4902″ alignment=»center» border_color=»grey» img_link_large=» img_link_target=»_self» img_size=»800×196″][/vc_column][/vc_row][vc_row css=».vc_custom_1452535397910{margin-top: -30px !important;margin-bottom: -30px !important;}»][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]

Механический принцип работы очистного сооружения

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]Механический этап предполагает удаление нерастворимых загрязнений, к которым относятся: песок, крупные частицы застывшего жира, комки нефтепродуктов, минеральные примеси. Более ¾ всех нерастворимых в воде загрязнений удаляется именно на этом этапе. Мусор, листья, бутылки, тряпки, плавающие вещества и предметы при помощи корзин и решёток извлекаются и вывозятся для утилизации на полигон. Более мелкий мусор, попавший в механические дробилки, перемалывается и отправляется для дальнейшей очистки. На этом этапе очистки, кроме механического оборудования, работают песколовки и жироотделители.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row css=».vc_custom_1452535437835{margin-top: -30px !important;margin-bottom: -30px !important;}»][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]

Физико-химический этап работы ОС

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]На второй стадии установленные в резервуарах маслобензоотделителя губчатые фильтры способствуют задержанию растворённых в воде частиц масел и нефтепродуктов.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row css=».vc_custom_1452535491983{margin-top: -30px !important;margin-bottom: -30px !important;}»][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]

Биологическая доочистка очищающих сооружений

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=»1/1″][vc_column_text]Содержащиеся в сточных водах органические загрязнения удалить простым осаживанием невозможно. Поэтому, прошедшие предварительные этапы, стоки направляются на биологическую очистку. Септики и биологические пруды, вероятно, самые простые, без дополнительного оборудования ёмкости, в которых происходит естественный процесс разложения органики микроорганизмами. Для этих же целей могут использоваться биофильтры и аэротенки. Фактически это такие же резервуары, но с принудительной аэрацией стоков и рецеркуляцией микроорганизмов активного ила. Сооружения биологического этапа способны поддерживать идеальные условия для размножения бактерий и их жизнедеятельности, что непосредственно влияет на результат очистки. Для повышения эффективности очистных работ применяют флокулянты и коагулянты. Обработка химическим реагентом даёт возможность удалить лёгкие, мельчайшие частицы, которые притягиваются друг к другу и осаждаются в виде хлопьев. После прохождения всех этапов может понадобиться дополнительная очистка. Заключительная фаза предполагает применение сорбционного резервуара, блока доочистки и ультрафиолетовое обеззараживание. В качестве сорбента используются гидрофобные угольные компоненты или композитные материалы. Эта стадия выполняет глубокую доочистку и бактериологическое обеззараживание практически чистой воды.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row css=».vc_custom_1456336094594{margin-top: -40px !important;}»][vc_column width=»1/1″][vc_column_text][/vc_column_text][vc_video link=»https://www.youtube.com/watch?v=agId9JkwwAI»][/vc_column][/vc_row]

виды, принцип работы и устройство

Чтобы удалить из сточных вод мусор и примеси, в канализациях используются очистные сооружения различных типов. Это позволяет защитить окружающую среду от загрязнений отходами, производимыми человеком. Сооружения такого типа строго регламентируются различными санитарными нормами и прочими документами, обязательными как для частных домовладений, так и для предприятий.

Любое строительство канализации предполагает использование очистных сооружений, в которые и направляются стоки. Используют их как в локальных системах сточных водоотводов, так и в общегородских.

Методы очистки стоков

Еще на стадии проектирования продумывается система очистки канализации. В учет берется тип загрязнений, который преобладает в составе стоков. Для очистки такой жидкости используются следующие методы:

Механический, который предполагает отстаивание и фильтрование;

Биологический, при котором происходит разложение органики под влиянием микроорганизмов;

Физико-химический, представленный флотацией, абсорбцией и другими подобными способами очистки.

В некоторых случаях может требоваться дополнительная дезинфекция стоков с помощью веществ, содержащих хлор, а также методом озонирования, облучения ультрафиолетом и так далее.

Типы очистных установок

Если рассматривать по производительности, то выделяются общегородские сооружения, которые способны принимать внушительный объем стоков, а также локальные, рассчитанные на одно конкретное домовладение или предприятие. Если проводить деление по типу сточных вод, то выделяют дождевую и бытовую канализации.

<h4>Очистные сооружения для ливневой канализации

Под данным видом канализации подразумевают систему, которая принимает воду, выпадающую в виде осадков, включая период таяния снега. Соответственно очистные сооружения в этой канализации могут быть следующих видов:

Камеры, в которых собирается вода;

Пескоуловители для фильтрации песка и крупного мусора;

Нефтеуловители для очистки от нефтепродуктов;

Сорбционные фильтры;

Ревизионные колодцы.

В локальную ливневую канализацию также включают воронки, желоба по периметру крыши, дождеприемники с решетками, систему лотков.

Очистные сооружения для бытовой канализации

Эти элементы применяются для переработки стоков, которые производятся в жилых домах. Так как в такой воде обычно присутствуют в большей степени органические включения, то выбирается очистка биологическим методом. Для частных домов используют локальные установки системы очистки канализации, работающие по принципу городских сооружений для очистки стоков.

Принципы работы очистных установок

Принцип работы проще всего рассмотреть на примере бытовых стоков. Состоит процесс из следующих этапов:

Механическое отстаивание. Работает на принципе гравитации, когда все взвеси оседают, а очищенные от них стоки проходят дальше.

Анаэробная биологическая переработка. Органические примеси, которые выпали в осадок, сбраживают с помощью бактерий анаэробного типа. Образовывается метан, вода и другие простые соединения.

Аэробная биологическая очистка. Этот тип очистки проходит под влиянием двух составляющих – аэробных бактерий и воздуха.

Эти три этапа позволяют очистить стоки на 98% от примесей. Поэтому их можно сбрасывать в водоемы или иные области за пределами территории.

Виды локальных очистных установок

Для очистки стоков с небольших объектов применяются автономные установки:

Септики;

Локальные станции, проводящие полную очистку;

Системы переливных колодцев.

Септики – самый простой вариант очистного сооружения, который можно либо построить самостоятельно, либо купить готовое изделие. Они позволяют отстаивать воду от взвешенных частиц и иных загрязнений. После отстаивания содержимое септика выкачивается ассенизатором.

Более усовершенствованный вариант септика – система переливных колодцев. Ее также можно построить самостоятельно или же купить готовые еврокубы для организации очистного сооружения. Для частного домовладения обычно хватает двух- или трехкамерного резервуара. Если брать последний вариант, то работает он следующим образом:

Первая камера – это приемник и отстойник с фильтрацией воды от взвесей.

Вторая камера – отстаивание повторяется.

Третья камера оборудована биофильтром с плавающей загрузкой.

Когда все эти стадии пройдены, вода еще не полностью очищена. Потому для доочистки ее отправляют на поля фильтрации. При строительстве или покупке септика нужно корректно определить производительность выбранного варианта изделия. Некоторые модели относятся к промышленным, а потому их производительность легко увеличить за счет присоединения дополнительных модулей. Но у септиков есть существенный недостаток. Самостоятельно они могут очистить сточные воды максимум на 75%. Поэтому доочистка нужна всегда.

Локальные станции с аэробной очисткой позволяют пройти все стадии очистки стоков, благодаря чему воду уже сразу можно сбрасывать в водоем или иное место. Доочищения такая жидкость не требует. Чтобы увеличить эффективность работы подобной станции, применяются аэраторы и компрессоры, подающие воздух.

Очистные сооружения для автомоек, промышленных предприятий

Для этих категорий предполагается применение очистки со своими особенностями. Так, например, для автомойки типично использование очистных сооружений с системой оборотного водоснабжения. В такой ситуации вода после очистки может снова использоваться в работе без слива в канализацию. У такого метода есть свое преимущество – экономия расхода воды. Часто владельцы приобретают очистные сооружения в виде целого водоочистительного комплекса.

В промышленности же выбор очистительных сооружений зависит в первую очередь от того, что именно производится на предприятии. Для пищевых предприятий типично использование установок с очисткой стоков аэробным методом. А вот для нефтеперерабатывающих производств требуется оборудование с нефтеуловителями.

Выводы

Если подытоживать все вышесказанное, то выделяются три типа очистки стоков – механическая, химическая и биологическая. Выбор оптимального варианта осуществляется на основании характера загрязнений, которые присутствуют в стоках. Например, дождевая вода в тщательной очистке не нуждается – достаточно использования механических методов, в то время как промышленные предприятия должны выбирать системы очистных сооружений не только с большой производительностью, но и в соответствии с типом производимой продукции.

Смотрите также по этой теме

Очистные сооружения на судне объяснены

Сброс сточных вод, образовавшихся на борту корабля, — одна из немногих задач на корабле, о которой следует проявлять максимальную осторожность, если кто-то хочет спасти его и его судоходную компанию от большого штрафа. Сточные воды, образующиеся на судне, не могут храниться на судне в течение длительного времени, и по этой причине их необходимо сбрасывать в море.

Хотя сточные воды могут быть сброшены в море, мы не можем сбросить их прямо за борт, так как существуют некоторые правила, касающиеся сброса сточных вод, которые необходимо соблюдать.Сточные воды в море, как правило, представляют собой отходы туалетов, писсуаров и унитазов. Правила гласят, что сточные воды могут сбрасываться в морскую воду только после очистки, а расстояние до ближайшего берега составляет 4 морских мили.

Но если сточные воды не очищаются, их можно сбрасывать в 12 морских милях от ближайшего берега. Кроме того, сливаемые сточные воды не должны образовывать видимых плавающих твердых частиц и вызывать изменение цвета окружающей воды.Подробную информацию о правилах сброса сточных вод можно найти в Приложении IV к Конвенции МАРПОЛ.

Связанное чтение: ПРИЛОЖЕНИЕ 4 к МАРПОЛ Объяснение: Как предотвратить загрязнение сточными водами в море

Как правило, корабли предпочитают очищать сточные воды перед сбросом, чтобы избежать каких-либо затруднений. На рынке доступны различные методы очистки сточных вод, но наиболее распространенным из них является биологический тип, поскольку он занимает меньше места для сборного резервуара, в отличие от других методов.Кроме того, выбросы, производимые этим растением, экологически чистые. Следует отметить, что каждая установленная на борту система очистки сточных вод должна быть сертифицирована классификационным обществом и должна работать в соответствии с их требованиями и правилами.

Наиболее предпочтительным типом очистных сооружений является установка, в которой используются аэробные бактерии. Анаэробные бактерии в равной степени способны разлагать и расщеплять ил, но во время процесса они выделяют и выделяют вредные газы, такие как h3S и метан, которые токсичны и опасны для водных организмов.

Связанное чтение: 4 Важные термины, относящиеся к очистным сооружениям на судах

Компонент STP:

Сетчатый фильтр:

Сетка сетчатого фильтра устанавливается на первом резервуаре возле входа сточных вод в СТП. Это помогает в удалении компонента фальсификации нечистот, такого как; туалетная бумага, пластиковая бумага, другие твердые вещества и т. д., которые могут засорить всю систему, если попадут внутрь.

Биофильтр:

Биофильтр также является частью аэрационной камеры, которая обрабатывает сточные воды, выходящие из сетчатого фильтра. Реактор биофильтра с помощью мелких пузырьков воздуха, подаваемых из воздуходувки, будет рассеивать загрязненное вещество, диффундируя и разрушая органическое вещество аэробными микроорганизмами. Мелкий пузырь, проходя через диффузор, увеличивает скорость передачи кислорода.

Отстаивающая / отстойная камера:

Очищенные сточные воды из реактора биофильтра поступают в следующую камеру, которая используется для отстаивания.Далее смесь будет разделена на высококачественную воду и осадок после отстаивания в отстойнике. Отделение осветления обычно бывает бункерного типа с наклонными сторонами, которые предотвращают прилипание и накопление ила и направляют его на всасывающую сторону эрлифтной трубы.

Необработанный ил, осевший на дне отстойника, возвращается в реактор биофильтра, где снова разрушается микроорганизмами.

Активированный уголь:

Активированный уголь устанавливается после отстойной камеры для устранения химической потребности в кислороде (ХПК) путем фильтрации и абсорбции.Это также помогает в лечении биологической потребности в кислороде (БПК) и взвешенных твердых частиц.

Хлоринатор:

Хлоратор установлен в последней камере для обработки воды последней ступени для слива за борт. Хлоратор может быть таблетированного типа или химического инъекционного типа. Внутри хлоратора на основе таблеток чистая вода напрямую контактирует с таблетками хлора, образуя раствор хлора. Хлоратор содержит цилиндры для заполнения хлоратора таблетками.

В насосах с химическим насосом отмеренное заданное количество NaOCl впрыскивается в резервуар для стерилизации / хлорирования с помощью поршневого насоса диафрагменного типа.

Связанное чтение: Разъяснение различных систем в зоне размещения корабля

Воздуходувка:

Обычно устанавливаются 2 воздуходувки, одна из которых работает как резервная для подачи воздуха (через пузырьки воздуха), помогая формированию микроорганизмов в реакторе биофильтра.Это также помогает в перемещении ила из отстойника, подаче воздуха в резервуар с активированным углем и обратной промывке ила.

Нагнетательный насос:

Напорный насос представляет собой дуплекс и монтируется в последнем отсеке СТП. Это центробежные насосы без засорения, которые соединены с соответствующими двигателями. Насос работает в автоматическом режиме, управляемом реле уровня, установленным в стерилизационном резервуаре. Насос обычно работает в ручном режиме при выгрузке ила из отсеков после очистки внутренних частей резервуара.

Трубопровод:

Впускная труба, по которой сточные воды идут в установку, установлена с правильным уклоном, чтобы предотвратить образование сгустков и конденсации.
Канализационная труба устроена так, что внутренние отверстия доступны для чистки во время технического обслуживания.
Сливное отверстие за бортом должно быть расположено на 200 ~ 300 мм ниже, чем НДВ, а сливная труба должна быть снабжена обратным клапаном.

Прочтите по теме: Трубы и отводы — Основное руководство для второстепенных инженеров

Поплавки и реле уровня:

Обычно на камере хлорирования / стерилизации устанавливаются три поплавковых выключателя, а именно — реле высокого уровня, низкого уровня и реле высокого уровня сигнала тревоги.
Эта камера также оснащена реле уровня для управления пуском-остановом нагнетательного насоса.

Работа биологических очистных сооружений:

Основной принцип работы установки биологической очистки — разложение неочищенных сточных вод. Этот процесс осуществляется путем проветривания канализационной камеры свежим воздухом. Аэробные бактерии выживают на свежем воздухе и разлагают неочищенные сточные воды, которые можно сбрасывать в море.Воздух является очень важным критерием в функционировании биологических очистных сооружений, потому что отсутствие воздуха приведет к росту анаэробных бактерий, которые производят токсичные газы, опасные для здоровья. Кроме того, после разложения сточных вод анаэробными бактериями жидкость темно-черного цвета вызывает изменение цвета воды, которую нельзя сливать. Таким образом, на установке биологической очистки сточных вод основная цель — поддерживать приток свежего воздуха.

Технологический отдел

Станция биологической очистки сточных вод разделена на три камеры: —

Камера аэрации

В эту камеру поступают неочищенные сточные воды, измельченные с образованием мелких частиц.Преимущество разбивания сточных вод на мелкие частицы заключается в том, что это увеличивает площадь, и большое количество бактерий могут атаковать одновременно, разлагая сточные воды. Сточные воды разлагаются на углекислый газ, воду и неорганические сточные воды. Воздух нагнетается через диффузор в воздушную камеру. Давление воздушного потока также играет важную роль в разложении сточных вод. Если поддерживать высокое давление, смесь воздуха и сточных вод не будет происходить должным образом, и она уйдет без выполнения какой-либо работы, необходимой для разложения.Это по этой причине; Контролируемое давление важно внутри установки для очистки сточных вод, поскольку это способствует правильному смешиванию и разложению за счет перемешивания, вызванного пузырьками воздуха. Обычно давление поддерживается на уровне 0,3-0,4 бара.

Связанное чтение: Как экипаж судна может способствовать сокращению образования отходов на борту судна?

Отстойник

Смесь жидкости и ила поступает в отстойник из аэрационной камеры.В отстойнике осадок оседает на дне, а прозрачная жидкость — наверху. Ил, находящийся на дне, не может храниться внутри отстойника, так как это приведет к росту анаэробных бактерий и образованию грязных газов. Образовавшийся ил перерабатывается вместе с поступающим илом, где он смешивается с последним и способствует разложению сточных вод.

Хлорирование и сбор

В этой камере производится перелив прозрачной жидкости из отстойника и дезинфекция жидкости с помощью хлора.Это происходит из-за присутствия в жидкости бактерий е-Coli. Чтобы снизить количество этих бактерий до приемлемого уровня, проводится хлорирование. Более того, чтобы уменьшить количество кишечной палочки, обработанную жидкость выдерживают не менее 60 минут. На некоторых заводах дезинфекцию также проводят с помощью ультрафиолета. Собранная жидкость сливается за борт или отстойник в зависимости от геологического положения судна. Если судно находится в ограниченном пространстве или рядом с береговой линией, сточные воды будут сбрасываться в сборный резервуар; в противном случае сточные воды сбрасываются непосредственно в море при достижении высокого уровня и автоматически удаляются до срабатывания реле низкого уровня.

Меры предосторожности для эффективной работы STP:

Вентилятор для аэрации установлен для непрерывной работы, так как он помогает микроорганизмам выживать и расти. Никогда не выключайте воздуходувку, так как это приведет к гибели микроорганизмов, что, в свою очередь, снизит эффективность осветления и потребует несколько дней, чтобы снова вырастить микроорганизмы.
Никогда не бросайте в унитаз посторонние предметы, такие как окурки, бумагу, тряпки и т. Д., Так как они могут забить трубопровод или фильтр и помешать работе STP.
Туалетная бумага, используемая на борту, не должна содержать виниловых компонентов, так как это влияет на рост бактерий.
Никогда не используйте неразрешенные химикаты или моющие средства для чистки туалета
Впускная труба сточной воды должна быть размещена ниже уровня воды внутри S.T.P для уменьшения пенообразования
pH проб сточных вод должен быть в диапазоне от 6 до 8,5
Содержание нитритов не должно превышать 10 мг / л NO2.

Связанное чтение: Техническое обслуживание и проверки очистных сооружений на судне

Регламент особой зоны:

В настоящее время территория Балтийского моря является единственной Особой зоной в соответствии с Приложением IV. Сброс сточных вод с пассажирских судов в пределах Особой зоны, как правило, запрещен новыми правилами, за исключением случаев, когда судно имеет в эксплуатации одобренную установку для очистки сточных вод и дополнительно соответствует стандарту удаления азота и фосфора.

Связанное чтение: 8 способов, которыми круизные лайнеры могут вызвать загрязнение морской среды

В соответствии с резолюцией MEPC.275 (69) вступают в силу требования к сбросу для Особых районов в правиле 11.3 Приложения IV к Конвенции МАРПОЛ для Особого района Балтийского моря:

1 на 1 июня 2019 года для новых пассажирских судов;

2 на 1 июня 2021 года для существующих пассажирских судов, кроме указанных в пункте 3; и

3 на 1 июня 2023 года, для существующих пассажирских судов, следующих непосредственно в порт или из порта, расположенного за пределами особого района, и в или из порта, расположенного к востоку от 28˚10 ′ восточной долготы в пределах особого района, который не входит в какой-либо другой порт. звонки в специальной зоне.

Теги: отстойники

Общие принципы очистки воды: ASIO, spol. s r.o.

Процессы подготовки воды включают широкий спектр технологий и физико-химических методов. Методы должны быть выбраны с учетом цели использования подготовленной воды — приготовление питьевой воды требует другого подхода, чем, например, подготовка охлаждающей воды, питательной воды для котлов или технической воды.

Приложения

Установки подготовки питьевой воды для муниципалитетов, предприятий водоснабжения — реконструкция, интенсификация
Подготовка очень чистой воды — e.г., электротехническая, фармацевтическая и пищевая промышленность, питательная вода для котлов
Установки по переработке грунтовых вод — в местах, где невозможно подключение к общественной распределительной сети
Промывочная вода — стекольный завод, автомобилестроение, электротехническая промышленность, производство пластмасс
Охлаждающая вода

Применение методов
В процессе может использоваться широкий спектр физико-химических методов, например.г .:

Коагуляция, флокуляция, седиментация — устранение помутнения и коллоидных веществ
Фильтрация — механические фильтры для удаления грубых частиц, песочные фильтры
Мембранные процессы — ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос
Ионообменные технологии — умягчение, удаление NO ^{3 —}, дещелачивание, производство деминерализованной воды
Адсорбция — удаление мышьяка, активированный уголь для удаления неприятных запахов и привкусов
Дегазация — снижение содержания кислорода, CO ₂ и радона (в основном подземных вод)
Окисление, восстановление — удаление Fe, хлорирование для уменьшения размножения микробов.

Приложения

Установки подготовки питьевой воды для муниципалитетов, предприятий водоснабжения — реконструкция, интенсификация
Подготовка очень чистой воды — например, в электротехнической, фармацевтической и пищевой промышленности, питательная вода для котлов
Установки по переработке грунтовых вод — в местах, где невозможно подключение к общественной распределительной сети
Промывочная вода — стекольный завод, автомобилестроение, электротехническая промышленность, производство пластмасс
Охлаждающая вода

Основные принципы очистки сточных вод

Автомойки используют большие объемы воды и выбрасывают вредные химические вещества в окружающую среду через загрязненные сточные воды.Тип и количество используемых моющих растворов и отделочных продуктов, а также частицы грязи, присутствующие на транспортном средстве, имеют большое влияние на характеристики сточных вод автомойки. С другой стороны, глобальные запасы водных ресурсов ухудшаются, и в результате нехватка воды затронет 2,7 миллиарда человек к 2025 году. Таким образом, понимание того, сколько воды используется в автомойках и уровень загрязнения образующимися сточными водами, необходимо для обеспечения принятия меры по экономии воды и проектирование надлежащих систем очистки и повторного использования сточных вод.Это исследование показало, что количество воды, используемой для мытья автомобиля, зависит от типа процесса мойки, типа используемого химического вещества и типа применяемой технологии мойки. Существует несколько видов профессиональной мойки автомобилей, в том числе мойка автомобилей с самообслуживанием, автоматическая мойка автомобилей в отсеке, конвейерная мойка автомобилей, бесконтактная (бесконтактная) мойка автомобилей и гибридная мойка автомобилей. Характеристики сточных вод автомойки включают pH, температуру, мутность, электропроводность, ХПК, БПК, твердые вещества, питательные вещества (аммоний, нитрит, нитраты, фосфаты и сульфаты), тяжелые металлы, масла и жиры, углеводороды и микробы, все из которых отрицательно влияют на здоровье человека и водную флору и фауну.Растущая обеспокоенность общественности вопросами сохранения воды, здоровья и безопасности общественного водоснабжения и экологического здоровья ручьев, рек и других водных путей привела к появлению нескольких структур регулирования окружающей среды, призванных защитить питьевую воду и водосборные бассейны. Кроме того, теперь доступны различные профилактические меры для решения проблемы мытья транспортных средств. Эти меры должны учитывать природу потенциального источника загрязнения, цель, стоимость эксплуатации, требования к техническому обслуживанию, уязвимость исходных вод, принятие мер общественностью и желаемую степень снижения риска сообществом.Существует несколько подходов к очистке сточных вод и их повторного использования в зависимости от размера участка и имеющихся ресурсов. Тем не менее, критерии для систем регенерации автомоек должны включать общественное признание, эстетическое качество, микробиологический риск и химические аспекты.

Принципы очистки сточных вод — Международная водная ассоциация

День 1

Характеристика сточных вод и отбор проб
ХПК / БПК / ТОС
Характеристика твердых частиц
Фракции N&P
Характеристики реальных городских и промышленных сточных вод
Первичная очистка — технологии физической очистки
Грохоты
Удаление песка
Первичное осаждение
DAF / IAF
Выравнивание
Предварительная обработка и аудит данных
Задача семинара 1: Отбор проб, определение характеристик и разработка проекта первичной обработки для потока промышленных торговых отходов

День 2

Введение во вторичную обработку
Каковы основные различия между аэробными и анаэробными процессами?
Аэрация
Технологии биологической очистки
Пруды для очистки
Биопленочные процессы (капельные фильтры; RBC)
Высокоскоростные анаэробные (UASB) и высокоскоростные аэробные процессы (MBBR)
Посещение завода 1

День 3

Химическая обработка и водная химия
Что такое pH и почему он так важен?
Кислоты и основания в системах сточных вод
Реакции критического равновесия в системах сточных вод
Что такое щелочность и почему она так важна?
Материальный баланс — фундаментальный инструмент для анализа процессов очистки сточных вод
Процесс активного ила:
Как работает процесс активного ила?
Что такое возраст осадка и почему он важен?
Расчет требований к образованию осадка и аэрации
Оседание осадка
Варианты процесса активного ила — SBR, MBR
Задача семинара 2 — Упражнение по проектированию вторичной обработки

День 4

Третичная очистка
Ионный обмен
Адсорбция
Мембраны MF и RO
Водно-болотные угодья
Дезинфекция
Управление биологическими твердыми веществами
Посещение завода 2

День 5

Повторное использование воды — муниципальные и промышленные примеры
Удаление биологических питательных веществ
Принципы биологического удаления азота и фосфора
Характеристики сточных вод для технологических конфигураций BNR
BNR
Что нового в BNR?
Мастерская Задача 3

Департамент здравоохранения и окружающей среды округа Барнстейбл

Прежде чем вы продолжите читать об отдельных технологиях, обсуждаемых далее в этом документе, полезно понять некоторые основы очистки сточных вод.При обсуждении очистки сточных вод вы часто будете встречать такие термины, как БПК, общее содержание взвешенных веществ, нитрификация и денитрификация. Важно понимать, что означает каждый из этих терминов и как каждый из них относится к процессу очистки сточных вод. Также кратко обсуждаются некоторые очень простые процессы очистки сточных вод. Если вы понимаете теорию, лежащую в основе этих основных процессов лечения, легко понять, как и почему эти процессы применяются в различных альтернативных технологиях, обсуждаемых ниже.

Вернуться к индексу I / A Compendium

Основные компоненты сточных вод

Биохимическая потребность в кислороде

Одним из наиболее часто измеряемых компонентов сточных вод является биохимическая потребность в кислороде или БПК . Сточные воды состоят из множества неорганических и органических веществ. Органические вещества относятся к молекулам на основе углерода и включают фекальные вещества, а также моющие средства, мыло, жиры, жиры и частицы пищи (особенно при использовании измельчителей мусора).Эти большие органические молекулы легко разлагаются бактериями в септической системе. Однако кислород необходим для этого процесса разрушения больших молекул на более мелкие и, в конечном итоге, на углекислый газ и воду. Количество кислорода, необходимое для этого процесса, известно как биохимическая потребность в кислороде или БПК. Пятидневный БПК или БПК ₅ измеряется количеством кислорода, потребляемого микроорганизмами в течение пятидневного периода, и является наиболее распространенной мерой количества биоразлагаемого органического материала в сточных водах или их прочности.

БПК

традиционно использовался для измерения силы сточных вод, сбрасываемых из обычных очистных сооружений в поверхностные воды или ручьи. Это связано с тем, что сточные воды с высоким содержанием БПК могут истощать кислород в водоприемниках, вызывая гибель рыбы и изменения экосистем. Исходя из критериев сброса поверхностных вод, стандарт вторичной очистки БПК был установлен на уровне 30 мг БПК / л (т. Е. 30 мг O ₂ расходуется на литр воды в течение 5 дней для разложения отходов).

Однако содержание БПК в сточных водах также важно для септических систем. Очистка сточных вод в септике — анаэробный (без кислорода) процесс; Фактически, это анаэробно, потому что сточные воды, поступающие в резервуар, имеют настолько высокий БПК, что любой кислород, присутствующий в сточных водах, быстро расходуется. Некоторая часть БПК удаляется в септическом резервуаре анаэробным сбраживанием и твердыми частицами, которые оседают на дно септического резервуара, но большая часть БПК, присутствующего в сточных водах (особенно детергенты и масла), попадает на поле выщелачивания.Поскольку БПК служит источником пищи для микробов, БПК поддерживает рост микробного биомата, который образуется под полем выщелачивания. Это и хорошо, и плохо. С одной стороны, желателен здоровый биомат, потому что он способен удалять многие бактерии и вирусы из сточных вод, чтобы они не попадали в грунтовые воды. Бактерии в здоровом биомате также переваривают большую часть оставшегося в сточных водах БПК. Однако слишком высокий уровень БПК может вызвать чрезмерный рост бактерий в биомате. Если БПК настолько высок, что весь доступный кислород потребляется (или если поле выщелачивания плохо аэрируется, как это может иметь место в невентилируемом поле выщелачивания, расположенном под тротуаром или глубоко заглубленным), биомат может стать анаэробным.Это приводит к гибели желательных бактерий и простейших в биомате, что приводит к снижению очистки сточных вод. Низкое содержание кислорода в биомате также способствует росту анаэробных бактерий (бактерий, которым не нужен кислород для роста). Многие анаэробные бактерии образуют слизистую оболочку, которая может быстро засорить поле выщелачивания. Таким образом, избыток БПК в сточных водах может привести к плохому функционированию промыслового поля и даже к преждевременному выходу из строя.

Многие из усовершенствованных технологий очистки, обсуждаемых далее в этом документе, были разработаны специально для снижения БПК в очищенных сточных водах.Удаление БПК может быть особенно важным, когда сточные воды стекают на поле выщелачивания в плотных почвах. Плотные почвы обычно состоят из илов и глин (размер частиц <0,05 мм). Эти мелкие частицы почвы плотно упакованы, и поровое пространство между ними невелико. Снижение БПК означает, что сточные воды будут поддерживать рост меньшего количества бактерий, и, следовательно, сточные воды будут лучше проникать в плотные почвы. Многие усовершенствованные технологии очистки, удаляющие БПК, были разработаны специально для улучшения удаления сточных вод в плотных илистых или глинистых почвах.

БПК

довольно легко удалить из сточных вод, обеспечив подачу кислорода во время процесса очистки; кислород поддерживает рост бактерий, разрушающих органический БПК. Большинство описанных усовершенствованных очистных сооружений включают в себя какой-либо тип установки, который активно насыщает сточные воды кислородом для снижения БПК. Этот блок часто располагается между септиком и полем выщелачивания. Или он может быть расположен внутри септика в определенном месте, куда поступает кислород. Снижение БПК — это относительно простой и эффективный процесс, в результате которого сточные воды с низким БПК попадают на поле выщелачивания.Однако важно отметить, что низкий БПК в сточных водах может привести к менее эффективному биоматическому формированию под полем выщелачивания.

Также важно отметить, что БПК служит источником пищи для денитрифицирующих бактерий, которые необходимы в системах, где происходит удаление азота с помощью бактерий. В этих ситуациях БПК является желательным, поскольку процесс нитрификации / денитрификации не может работать эффективно без достаточного БПК для поддержки роста бактерий, которые осуществляют процесс.

Всего взвешенных частиц

Бытовые сточные воды обычно содержат большое количество взвешенных веществ, которые являются органическими и неорганическими по своей природе. Эти твердые вещества измеряются как общее количество взвешенных твердых веществ или TSS и выражаются в мг TSS / литр воды. Этот взвешенный материал нежелателен прежде всего потому, что его можно унести со сточными водами на поле выщелачивания. Поскольку большинство взвешенных твердых частиц представляют собой мелкие частицы, они могут закупоривать небольшие поры между зернами почвы в установке для выщелачивания.Есть несколько способов снизить TSS в сточных водах. Самым простым является использование фильтра для сточных вод септика, такого как фильтр Zabel (доступны несколько других марок). Этот тип фильтра подходит к выходному тройнику септика. Он изготовлен из ПВХ с вставленными друг в друга прорезями разного размера. Фильтр предотвращает выход плавающих веществ из септика и, поскольку сточные воды фильтруются через щели, также улавливаются мелкие частицы. Многие типы альтернативных систем также могут снизить TSS, обычно за счет использования отстойников и / или фильтров с использованием песка или других сред.

Азот общий

Рисунок 1. Азотный цикл

Азот присутствует в септической системе во многих формах. Большая часть азота выделяется людьми в форме органического азота (материал мертвых клеток, белков, аминокислот) и мочевины. После попадания в септик этот органический азот довольно быстро и полностью разлагается микроорганизмами в септике до аммиака NH ₃. Аммиак — это основная форма азота, покидающая септик.В присутствии кислорода бактерии разлагают аммиак до нитрата, NO ₃. В обычной септической системе с хорошо вентилируемой установкой для выщелачивания большая часть аммиака расщепляется до нитратов под полем для выщелачивания.

Нитраты могут иметь серьезные последствия для здоровья, когда они попадают в колодцы с питьевой водой и потребляются. Нитраты и другие формы азота также могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду, особенно в прибрежных районах, где избыток азота стимулирует процесс, известный как эвтрофикация.По этой причине было разработано множество альтернативных технологий для удаления общего азота из сточных вод. Эти технологии используют бактерии для преобразования аммиака и нитратов в газообразный азот, N ₂. В этой форме азот инертен и выделяется в воздух.

Биологическое преобразование аммиака в газообразный азот — это двухэтапный процесс. Аммиак сначала нужно окислить до нитрата; затем нитрат восстанавливается до газообразного азота. Эти реакции требуют различных условий окружающей среды и часто проводятся на отдельных участках системы очистки сточных вод.

Первый этап процесса — превращение аммиака в нитрит, а затем в нитрат — называется нитрификацией (NH ₃ NO ₂ + NO ₃). Процесс резюмируется в следующих уравнениях:

Процесс нитрификации

Важно отметить, что этот процесс требует и потребляет кислород. Это способствует повышению БПК или биохимической потребности сточных вод в кислороде. Этот процесс опосредуется бактериями Nitrosomonas и Nitrobacter , которым требуется аэробная (присутствие кислорода) среда для роста и метаболизма азота.Таким образом, процесс нитрификации должен протекать в аэробных условиях.

Вторая стадия процесса, превращение нитрата в газообразный азот, называется денитрификацией . Кратко этот процесс можно описать так:

Денитрификация

Этот процесс также опосредуется бактериями. Чтобы произошло восстановление нитрата до газообразного азота, уровень растворенного кислорода должен быть равен нулю или близок к нему; процесс денитрификации должен проходить в анаэробных условиях.Бактерии также нуждаются в углеродном источнике пищи для получения энергии и преобразования азота. Бактерии метаболизируют углеродистый материал или БПК в сточных водах в качестве источника пищи, превращая его в углекислый газ. Это, в свою очередь, снижает БПК сточных вод, что желательно. Однако, если в сточных водах уже содержится низкий уровень БПК, пищевого источника углерода будет недостаточно для роста бактерий, и денитрификация не будет происходить эффективно.

Рисунок 2. Денитрификация

Очевидно, что любая установка для очистки сточных вод, которая будет удалять азот в процессе нитрификации / денитрификации, должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать как аэробные, так и анаэробные зоны, чтобы могла происходить как нитрификация, так и денитрификация.Если вы посмотрите на технологии удаления азота, обсуждаемые далее в этом документе, вы увидите, как различные конструкции пытались решить эту проблему уникальными и интересными способами.

фосфор

Фосфор входит в состав человеческих сточных вод, в большинстве случаев в среднем около 10 мг / л. Основные формы — это органически связанный фосфор, полифосфаты и ортофосфаты. Органически связанный фосфор образуется из отходов организма и пищевых продуктов и при биологическом разложении этих твердых веществ превращается в ортофосфаты.Полифосфаты используются в синтетических моющих средствах и составляют половину от общего количества фосфатов в сточных водах. Массачусетс запретил продажу фосфатсодержащих средств для стирки одежды, поэтому уровень фосфора в бытовых сточных водах значительно снизился по сравнению с предыдущими уровнями. Большая часть фосфатов в быту поступает из бытовых отходов и моющих средств для автоматических посудомоечных машин. Полифосфаты можно гидролизовать до ортофосфатов. Таким образом, предполагается, что основной формой фосфора в сточных водах являются ортофосфаты, хотя могут существовать и другие формы.Ортофосфаты состоят из отрицательных ионов PO ₄ ^3-, HPO ₄ ^2- и H ₂ PO ₄ ^—. Они могут образовывать химические комбинации с катионами (положительно заряженными ионами).

Неизвестно, сколько фосфора удаляется в обычной септической системе. Некоторое количество фосфора может быть поглощено микроорганизмами в септической системе и преобразовано в биомассу (конечно, когда эти микроорганизмы умирают, фосфор повторно высвобождается, поэтому на самом деле нет чистой потери фосфора по этому механизму).Любой фосфор, который удаляется в септической системе, вероятно, удаляется под установкой для выщелачивания путем химического осаждения.

При слабокислом pH (как в почвах Кейп-Код и большей части Новой Англии) ортофосфаты соединяются с трехвалентными катионами железа или алюминия с образованием нерастворимых осадков FePO ₄ и AlPO ₄.

Нерастворимые осадки

Бытовые сточные воды обычно содержат лишь следовые количества железа и алюминия.Однако песчаная почва Кейп-Код часто содержит значительное количество железа, связанного с поверхностью песчаных частиц. Вероятно, что это железо связывается с фосфором и вызывает некоторое удаление общего фосфора ниже установки для выщелачивания.

Здесь необходимо добавить одно предостережение. Если почва под установкой для выщелачивания становится анаэробной, железо может химически восстановиться (преобразоваться в форму Fe ²⁺), которое растворимо и способно перемещаться в грунтовых водах. В этом случае соединения фосфата железа могут разрушиться, и фосфор также может стать растворимым.Анаэробные условия под установкой для выщелачивания могут возникать, когда установка для выщелачивания плохо аэрируется, когда есть небольшое вертикальное разделение на грунтовые воды или когда БПК в сточных водах настолько высок, что весь присутствующий кислород истощается, чтобы окислить БПК. В условиях мыса Кейп-Код наилучшим методом максимального удаления фосфора, вероятно, является размещение установки для выщелачивания высоко над грунтовыми водами (вертикальное разделение> 5 футов), тем самым создавая хорошо аэрируемую зону под полем для выщелачивания.На сегодняшний день никакие альтернативные технологии на месте не позволяют значительно удалить фосфор. Однако многие пытаются достичь этой цели, и вполне вероятно, что в ближайшие несколько лет мы сможем увидеть некоторые технологии, которые успешно удаляют фосфор.

Вернуться к индексу I / A Compendium

Основы очистки сточных вод

Очистка сточных вод — это в основном биохимическая операция, при которой химические преобразования сточных вод осуществляются живыми микроорганизмами.Различная среда способствует росту различных популяций микроорганизмов, а это, в свою очередь, влияет на эффективность, конечные продукты и полноту очистки сточных вод. Системы очистки сточных вод, будь то стандартные септические системы или более совершенные технологии очистки, пытаются создать определенные биохимические среды для управления процессом очистки сточных вод.

При очистке сточных вод происходят три основных типа биохимических превращений. Первый — это удаление растворимых органических веществ.Он состоит из растворенных углеродных соединений, таких как моющие средства, смазки и бытовые отходы, которые составляют большую часть содержания БПК в сточных водах. Второй — переваривание и стабилизация нерастворимых органических веществ. Это твердые частицы сточных вод, такие как бытовые отходы и частицы пищи, которые составляют остальную часть БПК. Третий — это преобразование растворимых неорганических веществ, таких как азот и фосфор.

Две основные биохимические среды, в которых осуществляется очистка сточных вод, называются аэробными и анаэробными средами.Аэробная среда — это среда, в которой растворенный кислород доступен в достаточном количестве, чтобы рост и дыхание микроорганизмов не ограничивалось недостатком кислорода. Анаэробная среда — это среда, в которой растворенный кислород либо отсутствует, либо его концентрация достаточно мала, чтобы ограничить аэробный метаболизм. Биохимическая среда оказывает сильное влияние на экологию микробной популяции, обрабатывающей сточные воды. Аэробные условия имеют тенденцию поддерживать всю пищевую цепочку от бактерий до коловраток и простейших.Эти микробы поглощают органическое вещество, используя многие метаболические пути, основанные на аэробном дыхании с диоксидом углерода в качестве основного конечного продукта. Анаэробные условия способствуют росту преимущественно бактериальных популяций и производят различные конечные продукты, обсуждаемые ниже.

Анаэробное сбраживание сточных вод

Твердые вещества в сточных водах содержат большое количество легкодоступных органических материалов, которые при аэробной обработке могут вызвать быстрый рост микроорганизмов.Анаэробное разложение способно разрушить этот органический материал, производя при этом гораздо меньше (примерно одну десятую) биомассы, чем при аэробной обработке. Основная функция анаэробного сбраживания — стабилизировать нерастворимые органические вещества и преобразовать как можно больше этих твердых веществ в конечные продукты, такие как жидкости и газы (включая метан), при этом производя как можно меньше остаточной биомассы. Именно по этой причине очистка сточных вод в обычном септическом резервуаре задумана как анаэробный процесс.Органическое вещество, обработанное анаэробно, не расщепляется до двуокиси углерода; Конечными конечными продуктами являются низкомолекулярные кислоты и спирты. В дальнейшем они могут быть преобразованы анаэробно в метан или, если они отправлены в окружающую среду (например, поле выщелачивания), где присутствуют аэробные бактерии, далее расщеплены до диоксида углерода. Анаэробное переваривание органических веществ также является гораздо более медленным процессом, чем аэробное переваривание органических веществ, и там, где необходимо быстрое переваривание органических веществ, следует использовать процесс аэробной обработки.

Как обсуждалось выше, анаэробная среда также необходима для денитрификации, поскольку бактерии, которые осуществляют этот процесс, требуют анаэробных условий для восстановления нитратов до газообразного азота. Многие технологии удаления азота предназначены для создания камеры анаэробной обработки как части процесса обработки.

Аэробная очистка сточных вод

Как следует из названия, в этом процессе используются аэробные бактерии для разложения сточных вод. Основным преимуществом аэробной очистки сточных вод является ее способность быстро и полностью переваривать сточные воды, снижая БПК до низкого уровня.Большинство альтернативных технологий очистки, обсуждаемых в этом документе, используют ту или иную форму аэробной очистки сточных вод. Этот процесс используется в первую очередь для снижения БПК и, в системах, удаляющих азот, для нитрификации отходов, чтобы впоследствии их можно было денитрифицировать. Поскольку БПК в неочищенных сточных водах обычно высок, а доступный кислород быстро потребляется сточными водами, большинство установок аэробной очистки предназначены для подачи дополнительного кислорода в сточные воды для поддержания аэробности процесса очистки. В некоторых установках, например, в системе JET Aerobic, используется расширенная аэрация для более полного переваривания твердых частиц сточных вод.Большинство установок для аэробной обработки используют искусственную среду в качестве поверхности, на которой могут расти бактерии, переваривающие сточные воды. Для этого можно использовать самые разные базовые конструкции.

Прикрепленные системы культивирования сконструированы таким образом, что сточные воды проходят через микробные пленки, прикрепленные к поверхностям в установке для обработки. Площадь поверхности для роста биопленки увеличивается за счет помещения в камеру обработки некоторых типов искусственных сред, таких как кубики пены или различные извилистые пластмассовые формы с большой площадью поверхности.Эта искусственная среда может находиться в камере обработки с циркулирующими по ней стоками, обычно с дополнительным воздухом, чтобы обработка оставалась аэробной. Это принцип, используемый системами JET Aerobic и FAST . Или среда может быть расположена вне камеры обработки, и сточные воды пропускаются через биопленку с перерывами. Эти конструкции известны как капельные фильтры и являются одним из наиболее распространенных типов очистных сооружений на месте с использованием прикрепленных культур.Некоторые технологии, в которых используются капельные фильтры и которые более подробно рассматриваются ниже, включают Bioclere, капельный фильтр Orenco и биофильтр Waterloo . Прерывистые и рециркуляционные песочные фильтры, хотя и расположены в отдельных камерах, также могут рассматриваться как форма капельного фильтра, в котором песок используется в качестве среды для роста бактерий. Поскольку прикрепленные культуральные системы обычно являются аэробными, развивается сложное сообщество микроорганизмов, включая аэробные бактерии, грибы, простейшие и коловратки.Эти системы способны эффективно удалять БПК. Будучи аэробными, они будут поддерживать рост нитрифицирующих бактерий и могут использоваться для нитрификации сточных вод, что является первым шагом в удалении азота.

В других аэробных системах используется суспендированная культура микроорганизмов для аэробной обработки сточных вод. Этот тип обработки предполагает, что постоянная популяция бактерий присутствует в твердых частицах и иле в установке для обработки; при интенсивном перемешивании сточных вод в отделении для обработки эти бактерии остаются во взвешенном состоянии, где они могут аэробно переваривать сточные воды.Этот принцип используется в установках Cromaglass и Amphidrome как часть процесса обработки в реакторе периодического действия. Он также используется на многих крупных муниципальных очистных сооружениях.

Активный ил Процесс аналогичен суспендированной культуре в том, что он также использует постоянную популяцию бактерий в твердых веществах и иле в установке для обработки, опять же, обычно путем смешивания сточных вод, чтобы бактерии оставались во взвешенном состоянии. Однако в процессе с активным илом обычно бывают периоды, когда перемешивание прекращается и твердые частицы оседают.Затем предполагается, что ил станет анаэробным, и анаэробные бактерии в иле будут денитрифицировать отходы. Этот принцип используется в реакторах периодического действия . Как следует из названия, реакторы периодического действия обрабатывают сточные воды партиями. Партию сточных вод дают осесть, чтобы удалить твердые частицы; затем партия сточных вод аэрируется и перемешивается, а затем дают возможность осесть на период анаэробной обработки (этот процесс можно повторить несколько раз для одной и той же партии). По окончании очистки готовая партия сточных вод откачивается, и следующая партия поступает в установку для начала очистки.Системы Cromaglass и Amphidrome являются примерами реакторов периодического действия.

Список литературы

Grady, C.P. Лесли и Генри С. Лим, 1980. Биологическая очистка сточных вод . Марсель Декер, Инк., Штат Нью-Йорк,

Пиви, Ховард С., Дональд Р. Роу и Джордж Чобаноглоус, 1985. Экологическая инженерия , McGraw Hill Inc., Нью-Йорк,

Вернуться к индексу I / A Compendium

Трассы сточных вод

Приобрести руководство 90 долларов США

Воспользуйтесь тем же руководством для прохождения курсов A, B и C

В этом курсе используются следующие главы из раздела Эксплуатация очистных сооружений, Том 1: Глава 1, «Введение в работу со сточными водами»; Глава 2 «Безопасность»; Глава 3 «Предварительная обработка»; Глава 4 «Первичное лечение»; и Глава 8 «Системы лагун (вторичная очистка)».Этот курс разработан, чтобы дать операторам обзор установок для очистки сточных вод и безопасных производственных процедур, а также обучить операторов безопасному и эффективному использованию процессов предварительной и первичной очистки, а также систем отстойников.

4 CEU (40 часов работы)

Зачисление 25 долларов США
Доступно руководство для инструктора

Руководства для инструкторов предоставляют набор тестов по главам и ключи ответов для проверенных инструкторов. Руководства недоступны для продажи в Интернете. Чтобы заказать этот товар, клиенты должны соответствовать критериям нашего инструктора.Пожалуйста, позвоните в службу поддержки клиентов, чтобы узнать о ценах и заказе по телефону (916) 278-6142.

В этом курсе используются следующие главы из раздела Эксплуатация очистных сооружений, Том 1: Глава 5, «Процессы с активированным илом (вторичная обработка)» и Глава 6, «Процессы с фиксированной пленкой». Этот курс предназначен для обучения операторов безопасному и эффективному использованию процессов вторичной очистки на очистных сооружениях.

3,6 CEU (36 часов работы)

Зачисление 25 долларов США
Доступно руководство для инструктора

Руководства для инструкторов предоставляют набор тестов по главам и ключи ответов для проверенных инструкторов.Руководства недоступны для продажи в Интернете. Чтобы заказать этот товар, клиенты должны соответствовать критериям нашего инструктора. Пожалуйста, позвоните в службу поддержки клиентов, чтобы узнать о ценах и заказе по телефону (916) 278-6142.

В этом курсе используются следующие главы из раздела «Эксплуатация очистных сооружений», Том 1: Глава 7, «Дезинфекция» и Глава 9, «Лабораторные процедуры», а также Приложение A, «Введение в основную математику для операторов». Этот курс предназначен для обучения операторов безопасному и эффективному управлению процессами дезинфекции, выполнению основных лабораторных процедур на станциях очистки сточных вод, а также использованию формул и расчетов для определения рабочих параметров и решения эксплуатационных проблем на станциях очистки сточных вод.

4,3 CEU (43 часа работы)

Зачисление 25 долларов США
Доступно руководство для инструктора

Руководства для инструкторов предоставляют набор тестов по главам и ключи ответов для проверенных инструкторов. Руководства недоступны для продажи в Интернете. Чтобы заказать этот товар, клиенты должны соответствовать критериям нашего инструктора. Пожалуйста, позвоните в службу поддержки клиентов, чтобы узнать о ценах и заказе по телефону (916) 278-6142.

Этот курс разработан для обучения операторов безопасной и эффективной эксплуатации и техническому обслуживанию очистных сооружений (продолжение Тома I).

9 CEU (90 часов работы)

Издание 7-е, 2007 г.

Этот курс разработан для обучения операторов безопасной и эффективной эксплуатации современных очистных сооружений.

9 CEU (90 часов работы)

5-е издание, 2006 г.

Этот курс разработан для обучения операторов безопасной и эффективной эксплуатации, техническому обслуживанию и устранению неисправностей в процессе очистки сточных вод мембранного биореактора (MBR).

1 CEU (10 часов работы)

1-е издание, 2012 г.

Этот курс обеспечивает обучение безопасной и эффективной эксплуатации и техническому обслуживанию систем сбора сточных вод.

9 CEU (90 часов работы)

8-е издание, 2018 г.

Этот курс разработан для обучения персонала безопасной и эффективной эксплуатации и обслуживанию систем сбора сточных вод.

9 CEU (90 часов работы)

Издание 7-е, 2010 г.

Эта серия из шести видеоглав продолжительностью около 30 минут каждая содержится на одном DVD. Серия улучшит подготовку новых и опытных операторов систем сбора отходов для безопасной эксплуатации и технического обслуживания как санитарных, так и комбинированных канализационных систем.Эта серия видеосюжетов была разработана в дополнение к текущему двухтомному набору руководств по эксплуатации и техническому обслуживанию системы сбора отходов.

0,6 CEU (6 часов работы)

Этот курс объясняет, как использовать показатели эффективности программы O&M системы сбора, данные сравнительного анализа и опросы для оценки и улучшения производительности системы.

3 CEU (30 часов работы)

3-е издание, 2018 г.

Этот курс разработан для обучения операторов безопасной эксплуатации и обслуживанию небольших систем сбора, очистки и сброса сточных вод.

9 CEU (90 часов работы)

2-е издание, 2012 г.

Этот курс разработан для обучения операторов повседневной практике безопасной эксплуатации и технического обслуживания небольших систем очистки и удаления сточных вод.

9 CEU (90 часов работы)

2-е издание, 2012 г.

Этот курс разработан для обучения операторов безопасной и эффективной эксплуатации предприятий по переработке промышленных отходов.

9 CEU (90 часов работы)

3-е издание, 2005 г.

9 CEU (90 часов работы)

3-е издание, 2007 г.

Этот курс предоставляет операторам предприятий, которые обрабатывают отходы, образующиеся при гальванике, отделке металла и производстве печатных плат, знания и навыки, необходимые для безопасной и эффективной эксплуатации и обслуживания этих объектов, защиты рабочих, операций по сбору и очистке сточных вод, а также населения. , и окружающая среда.

2,6 CEU (26 часов работы)

5-е издание, 2020

Этот курс предоставляет инспекторам предприятий предварительной обработки знания и навыки для безопасного отбора проб, мониторинга и проверки объектов предварительной обработки на предмет предотвращения загрязнения и соблюдения нормативных требований.

7,5 CEU (75 часов работы)

4-е издание, 2021 г.

Этот набор из пяти обучающих видеороликов представляет собой отличное введение в знания, навыки и умения, необходимые новым инспекторам для эффективного выполнения своей работы. Текущие инспекторы найдут полезные методы для улучшения своей работы. Агентства, которые проверили и рассмотрели серию видеороликов, используют эти видеоролики, чтобы показать профессионалам отрасли, чего ожидать во время проверки объекта предварительной обработки, а также для демонстрации офисному персоналу задач, выполняемых инспекторами во время проверки объекта.

0,6 CEU (6 часов работы)

Инструмент струвита предназначен для расчета потенциала осаждения струвита на предприятии на основе параметров качества воды, вводимых пользователем.

Наверх

Процессы биологической и химической очистки сточных вод

4.1. Уравнение биологического роста

Биологический рост можно описать в соответствии с уравнением Моно:

\ n \ t \ t \ t \ t

Где μ — коэффициент удельной скорости роста; λ — максимальный коэффициент скорости роста при 0.5 мкм _макс; S — концентрация ограничивающего питательного вещества, то есть БПК и ХПК; и K _S — коэффициент Моно [3].

Как правило, рост бактерий можно объяснить следующей упрощенной цифрой:

Органические вещества + Бактерии + Питательные вещества + Кислород → Новые бактерии + CO2 + h3O + Остаточные органические вещества + Неорганические вещества BB2 \ n \ t \ t \ t \ t

Несколько факторов биоэкологической среды влияют на активность бактерий и скорость биохимических реакций.Наиболее важными факторами являются: температура, pH, растворенный кислород, концентрация питательных веществ и токсичные материалы. Все эти факторы можно контролировать в системе биологической очистки и / или биореакторе, чтобы гарантировать, что рост микробов поддерживается в оптимальных условиях биоэкологии. Большинство систем биологической очистки работают в мезофильном температурном диапазоне, где оптимальная температура составляет от 20 ° C до 40 ° C. Аэротенки и фильтрующие фильтры работают при температуре сточных вод от 12 ° C до 25 ° C; хотя в фильтрующих фильтрах температура воздуха и интенсивность вентиляции могут существенно влиять на потери тепла.Более высокие температуры увеличивают биологическую активность и метаболизм, что приводит к увеличению скорости удаления субстрата. Однако усиление метаболизма при более высоких температурах может привести к проблемам ограничения кислорода.

4.2. Кинетика бактерий

Кинетика бактерий может быть показана на рисунках 3 и 4. Кривая роста микробов, которая показывает плотность бактерий и удельную скорость роста на разных фазах роста, показана на рисунке 3. Кривые роста микробов, которые сравнивают общую биомассу и переменная биомасса показана на рисунке 4.

Рисунок 3.

Кривая роста микробов [1].

Рисунок 4.

Кривые роста микробов [1].

4.3. Принципы биологической очистки

Принципы биологической очистки сточных вод изложены в [3]. Ниже приводится краткое изложение принципов:

Биологические системы очень чувствительны к экстремальным колебаниям гидравлических нагрузок. Суточные колебания более 250% проблематичны, потому что они вызывают потерю биомассы в осветлителях.
Скорость роста микроорганизмов сильно зависит от температуры. Снижение температуры сточных вод на 10 ° C резко снижает скорость биологических реакций вдвое.
БПК эффективно обрабатывается в диапазоне от 60 до 500 мг л ^-1. Сточные воды, превышающие 500 мг. Л. ^-1 БПК успешно обрабатывались, если в процессе очистки применялось достаточное разбавление или если в качестве процесса предварительной обработки применялся анаэробный процесс.
Биологическая очистка эффективно удаляет до 95% БПК. Большие резервуары необходимы для того, чтобы полностью исключить БПК, что невозможно.
Системы биологической очистки не способны эффективно справляться с «ударными нагрузками». Выравнивание необходимо, если разброс прочности сточных вод составляет более 150% или если эти сточные воды при максимальной концентрации превышают 1000 мг л ^-1 БПК.
Соотношение углерода: азота: фосфора (C: N: P) в сточных водах обычно идеальное.Соотношение C: N: P в промышленных сточных водах должно составлять от 100: 20: 1 до 100: 5: 1 для наиболее выгодного биологического процесса.
Если соотношение C: N: P в сточных водах высокое в одном элементе по сравнению с другими элементами, это приведет к плохой очистке. Это особенно верно, если сточные воды очень богаты углеродом. Сточные воды также не должны быть ни очень слабыми, ни очень сильными в элементе; Хотя очень слабая допустима, ее трудно лечить.
Нефти и твердые частицы нельзя обрабатывать в системе биологической очистки, поскольку они отрицательно влияют на процесс очистки.Эти отходы необходимо предварительно обработать для удаления твердых частиц и масел.
Токсичные и биологически стойкие материалы требуют особого внимания и могут потребовать предварительной обработки перед введением в систему биологической очистки.
Хотя способность сточных вод утилизировать кислород не ограничена, производительность любой системы аэрации ограничена с точки зрения переноса кислорода.

4.4. Биоочистка сточных вод

Биоремедиация — это процесс очистки, который включает внедрение микроорганизмов для удаления загрязняющих веществ из загрязненных помещений.Биоремедиацию можно определить как «обработку, при которой природные организмы разлагают опасные материалы на менее токсичные или нетоксичные материалы». Некоторыми примерами технологий, связанных с биоремедиацией, являются фиторемедиация, биоаугментация, ризофильтрация и биостимуляция. Микроорганизмы, используемые для проведения биоремедиации, называются биоремедиаторами. Однако некоторые загрязнители нелегко удалить или разложить с помощью биоремедиации. Например, тяжелые металлы, такие как свинец и кадмий, не сразу улавливаются биоремедиаторами.Пример биоремедиации: было показано, что уголь из рыбных костей биоремединяет небольшие количества кадмия, меди и цинка.

Биовосстановление сточных вод может осуществляться автотрофами или гетеротрофами. Гетеротроф — это организм, который не может связывать углерод и использует органический углерод для своего роста. Гетеротрофы делятся в зависимости от источника энергии. Если гетеротроф использует свет в качестве источника энергии, он считается фотогетеротрофом. Если гетеротроф использует органические и / или неорганические соединения в качестве источников энергии, он считается хемогетеротрофом.Автотрофы, такие как растения и водоросли, которые могут использовать энергию солнечного света, называются фотоавтотрофами. Автотрофы, которые используют неорганические соединения для производства органических соединений, таких как углеводы, жиры и белки, из неорганического диоксида углерода, называются литоавтотрофами. Эти восстановленные углеродные соединения могут использоваться автотрофами в качестве источников энергии и обеспечивать энергию в пище, потребляемой гетеротрофами. Более 95% всех организмов гетеротрофны.

4.4.1. Аэробная обработка

Аэрация использовалась для удаления следов органических летучих соединений (ЛОС) из воды.Он также использовался для переноса вещества, такого как кислород, из воздуха или газовой фазы в воду в процессе, называемом «адсорбция газа» или «окисление», то есть для окисления железа и / или марганца. Аэрация также обеспечивает улетучивание растворенных газов, таких как CO ₂ и H ₂ S. Отгонка воздухом также эффективно использовалась для удаления NH ₃ из сточных вод, а также для удаления летучих привкусов и других подобных веществ в воде [2 ]. Samer [4] и Samer et al. [5] упомянули, что аэробная обработка биоотходами эффективна для снижения вредных газообразных выбросов, таких как парниковые газы (CH ₄ и N ₂ O) и аммиак.

4.4.1.1. Окислительные пруды

Окислительные пруды (Рисунок 5) представляют собой аэробные системы, в которых кислород, необходимый гетеротрофным бактериям (гетеротроф — это организм, который не может связывать углерод и использует органический углерод для роста), обеспечивается не только за счет переноса из атмосферы, но и за счет фотосинтетические водоросли. Водоросли ограничены эвфотической зоной (зоной солнечного света), глубина которой часто составляет всего несколько сантиметров. Пруды построены на глубине от 1,2 до 1,8 м, чтобы обеспечить максимальное проникновение солнечного света, и имеют темно-зеленый цвет из-за плотного развития водорослей.Самер [6] и Самер и др. [7] проиллюстрировали конструкции и конструкции резервуаров для аэробной обработки и использованные строительные материалы.

Рисунок 5.

Аэробная система / пруд окисления [1].

В прудах окисления водоросли используют неорганические соединения (N, P, CO ₂), выделяемые аэробными бактериями для роста, используя солнечный свет в качестве энергии. Они выделяют в раствор кислород, который, в свою очередь, используется бактериями, завершая симбиотический цикл. В факультативных прудах есть две отдельные зоны: верхняя аэробная зона, где происходит бактериальная (факультативная) активность, и нижняя анаэробная зона, где твердые частицы оседают из суспензии с образованием ила, который разлагается анаэробно.

4.4.1.2. Лагуны аэрации

Лагуны аэрации имеют большую глубину (3–4 м) по сравнению с прудами окисления, где кислород обеспечивается аэраторами, а не фотосинтетической активностью водорослей, как в прудах окисления. Аэраторы удерживают микробную биомассу во взвешенном состоянии и обеспечивают достаточное количество растворенного кислорода, что обеспечивает максимальную аэробную активность. С другой стороны, обычно используется пузырьковая аэрация, когда пузырьки образуются сжатым воздухом, прокачиваемым через пластиковые трубки, проложенные через дно лагуны.Развивается преимущественно бактериальная биомасса, и, несмотря на то, что не происходит ни осаждения, ни возврата осадка, эта процедура рассчитана на образование адекватной смешанной жидкости в резервуаре / лагуне. Следовательно, отстойники для аэрации подходят для сильных, но разлагаемых сточных вод, таких как сточные воды пищевой промышленности. Время гидравлического удерживания (HRT) колеблется от 3 до 8 дней в зависимости от уровня обработки, силы и температуры входящего потока. Как правило, HRT продолжительностью около 5 дней при 20 ° C обеспечивает удаление 85% БПК из бытовых сточных вод.Однако если температура упадет на 10 ° C, то удаление БПК снизится до 65% [1].

4.4.2. Анаэробная очистка

Анаэробная очистка применяется для очистки сточных вод, богатых биоразлагаемым органическим веществом (БПК> 500 мг л ^-1), а также для дальнейшей обработки осадка. Сильные органические сточные воды, содержащие большое количество биоразлагаемых материалов, сбрасываются в основном сельскохозяйственными предприятиями и предприятиями пищевой промышленности. Эти сточные воды трудно обрабатывать аэробно из-за проблем и затрат на удовлетворение повышенных потребностей в кислороде для сохранения аэробных условий [1].Напротив, анаэробное разложение происходит в отсутствие кислорода. Хотя анаэробная очистка требует много времени, она имеет множество преимуществ при очистке сточных вод с сильным содержанием органических веществ. Эти преимущества включают повышенный уровень очистки, способность справляться с высокими органическими нагрузками, образование небольших количеств ила, которые обычно очень стабильны, и производство метана (инертного горючего газа) в качестве конечного продукта.

Анаэробное сбраживание — это сложный многоступенчатый процесс с точки зрения химии и микробиологии.Органические материалы разлагаются на основные составляющие и, наконец, на газообразный метан в отсутствие акцептора электронов, такого как кислород [8]. Основной метаболический путь анаэробного пищеварения показан на рисунках 6 и 7. Для достижения этого пути требуется присутствие очень разных и тесно зависимых микробных популяций.

Рисунок 6.

Этапы анаэробного процесса пищеварения [8].

Рис. 7.

Основные этапы анаэробного разложения [1].

Подходящие сточные воды включают в себя навоз домашнего скота, сточные воды пищевой промышленности, нефтяные отходы (если токсичность контролируется), а также отходы консервирования и красителей, при очистке которых используются растворимые органические вещества.Большинство анаэробных процессов (ферментация твердых веществ) происходит в двух заранее определенных температурных диапазонах: мезофильном или термофильном. Температурные диапазоны составляют 30–38 ^° ° C и 38–50 ^° ° C соответственно [3]. В отличие от аэробных систем, абсолютная стабилизация органического вещества недостижима в анаэробных условиях. Следовательно, обычно необходима последующая аэробная обработка анаэробных стоков. Конечные отходы, сбрасываемые при анаэробной обработке, включают солюбилизированные органические вещества, которые не боятся аэробной обработки, что демонстрирует возможность последовательной установки коллективных анаэробных и аэробных установок [1].

4.4.2.1. Анаэробные варочные котлы

Самер [9] объяснил и проиллюстрировал конструкции и конструкции анаэробных варочных котлов и используемые строительные материалы. Самер [10] разработал экспертную систему для планирования и проектирования биогазовых установок. На рисунках с 8 по 13 показаны различные типы анаэробных варочных котлов. На рисунках 14 и 15 показаны некоторые промышленные применения. В таблице 1 показаны преимущества и недостатки анаэробной обработки по сравнению с аэробной обработкой.

Рисунок 8.

Наиболее часто используемые типы анаэробных реакторов: (A) полностью смешанный анаэробный варочный котел, (B) реактор UASB, (C) реактор AFB или EGSB и (D) AF с восходящим потоком [8].

Рисунок 9.

Обычный одноступенчатый анаэробный варочный котел [3].

Рис. 10.

Двухступенчатый реактор с высокой производительностью [3].

Рисунок 11.

Схематическое изображение типов варочных котлов. Проточные (A – B) и контактные системы (C – F) [1].

Рис. 12.

Верхняя схема показывает двухступенчатый анаэробный варочный котел ила, а нижняя схема показывает обычную установку для сбраживания ила [1].

Рис. 13.

Первичный резервуар для разложения с шнековым смесительным насосом и внешним нагревателем [1].

Рисунок 14.

Станция очистки сточных вод кукурузоперерабатывающей промышленности [8].

Рис. 15.

Исследование массового баланса для очистных сооружений производства хлебопекарных дрожжей [8].

По определению, анаэробная обработка проводится без использования кислорода. Он отличается от бескислородного процесса, который представляет собой восстановленную среду в отличие от среды без кислорода.Оба процесса являются бескислородными, но анаэробные — это среда за пределами бескислородной среды, где значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) сильно отрицательны. В анаэробном процессе нитрат восстанавливается до аммиака и газообразного азота, а сульфат (SO ₃ ^2-) восстанавливается до сероводорода (H ₂ S). Фосфат также снижается, потому что он часто трансформируется через цепь АДФ-АТФ [3].

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t

\ n \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t

Таблица 1.

Преимущества и недостатки анаэробной обработки по сравнению с аэробной [1].

4.4.2.2. Анаэробные лагуны

Анаэробные лагуны — это глубокие лагуны без растворенного кислорода, которые создают анаэробные условия. Анаэробный процесс происходит в глубоких грунтовых водоемах, и такие бассейны используются для предварительной анаэробной обработки. Анаэробные лагуны не аэрируются, не нагреваются и не смешиваются. Глубина анаэробной лагуны обычно должна быть больше 2.5 м, где более глубокие лагуны более эффективны. Такие глубины уменьшают количество кислорода, диффундирующего с поверхности, позволяя преобладать анаэробным условиям (US EPA, 2002). На рисунках с 16 по 18 показаны различные типы анаэробных лагун.

Рис. 16.

Анаэробная лагуна для сильной очистки сточных вод, таких как сточные воды мясопереработки [1].

Рисунок 17.

Схема объемных долей в анаэробной конструкции лагуны [11].

Рис. 18.

Отстойник для анаэробной очистки сточных вод [12].

4.4.3. Биореакторы

Биореактор можно определить как «спроектированное или изготовленное устройство или систему, которые контролируют охватываемую или охватываемую биоокружение». Точнее, биореактор представляет собой сосуд, в котором проводится биохимический процесс, в котором участвуют микроорганизмы (например, бактерии, водоросли, грибы) или биохимические вещества (например, ферменты), полученные из таких микроорганизмов. Лечение можно проводить в аэробных или анаэробных условиях. Биореакторы обычно изготавливаются из нержавеющей стали, обычно цилиндрической формы и имеют размер от литров до кубических метров.Биореакторы классифицируются как реакторы периодического действия, пробковые или непрерывные проточные реакторы (например, биореакторы непрерывного действия с мешалкой).

Mycoremediation — это вид биоремедиации, при котором используются грибы для разложения загрязняющих веществ. Термин «микромедиация» относится, в частности, к применению грибкового «мицелия» в биоремедиации. Основная роль грибов в экологической системе — разложение загрязняющих веществ, которое выполняет мицелий. Мицелий, вегетативная часть гриба, выделяет ферменты и кислоты, которые разлагают лигнин и целлюлозу, которые являются основными компонентами вегетативных волокон.Лигнин и целлюлоза — это органические соединения, состоящие из длинных цепочек углерода и водорода, и поэтому они структурно похожи на некоторые органические загрязнители. Одним из ключевых вопросов является определение правильного гриба, который расщепит определенный загрязнитель. Точно так же микофильтрация — это процесс, в котором используются грибковые мицелии для фильтрации токсичных соединений из сточных вод. В ходе эксперимента сточные воды, загрязненные дизельным топливом, были заражены мицелием вешенки. Через месяц более 93% многих полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) были восстановлены до нетоксичных компонентов в инокулированных мицелием образцах.Сообщество естественных микробов участвует вместе с грибами в расщеплении загрязняющих веществ, в конечном итоге на CO ₂ и H ₂ O. Разрушающие древесину грибы особенно эффективны в расщеплении ароматических загрязнителей (токсичных компонентов нефти), а также хлорированных соединений. (некоторые стойкие пестициды). На рисунках 19–22 показаны различные типы и конструкции биореакторов.

Рис. 19.

Биореактор для грибковой деградации: биореактор с тонким струйным слоем [13].

Рисунок 20.

Биореактор для грибковой деградации: биореактор с вращающимся диском [13].

Рисунок 21.

Биореактор с псевдоожиженным слоем [14].

Рисунок 22.

Типовая конструкция реакторной системы с псевдоожиженным слоем [1].

4.4.4. Активный ил

Процесс активного ила основан на смеси густой бактериальной популяции, взвешенной в сточных водах в аэробных условиях. При неограниченном количестве питательных веществ и кислорода могут быть достигнуты высокие скорости роста и дыхания бактерий, что приводит к потреблению доступного органического вещества в окисленные конечные продукты (например,g., CO ₂, NO ₃ ^—, SO ₄ ^2- и PO ₄ ^3-) или биосинтез новых микроорганизмов. Процесс активного ила основан на пяти взаимозависимых элементах, а именно: биореактор, активный ил, система аэрации и смешивания, отстойник и возвращенный ил [1]. Биологический процесс с использованием активного ила — широко используемый метод очистки сточных вод, при котором эксплуатационные расходы невысоки (рис. 23).Однако на очистных сооружениях (КОС) образуется огромное количество избыточного ила, что является огромным бременем как с экономической, так и с экологической точки зрения. Избыточный ил содержит много влаги, и его нелегко обработать. Побочные продукты очистных сооружений обезвоживаются, сушатся и, наконец, сжигаются в золу. Некоторые из них используются на сельскохозяйственных угодьях в качестве удобрения для компоста [15]. Однако предполагается, что высушенные побочные продукты очистных сооружений направляются в процесс пиролиза, а не в процесс сжигания.

Индекс объема осадка (SVI) — это оценка, которая определяет тенденцию аэрированных твердых частиц, т.е.е., твердые частицы активного ила, которые в процессе сгущения становятся плотными или концентрированными. SVI можно рассчитать следующим образом: (а) дать возможность смешанной пробе щелока из аэротенка осесть в течение 30 минут; (b) определение концентрации взвешенных твердых частиц для образца той же смешанной жидкости; (c) SVI затем вычисляется как отношение измеренного влажного объема (мл / л) осевшего ила к концентрации сухого веса MLSS в г / л (Источник: Управление водных программ, штат Сакраменто, США).

Во время очистки сточных вод в аэротенках с помощью процесса активного ила (таблица 2) присутствуют взвешенные твердые частицы, где концентрация взвешенных твердых частиц называется смешанной жидкостью взвешенных твердых частиц (MLSS), которая измеряется в миллиграммах на литр ( мг л ^-1).Смешанный щелок — это смесь неочищенных сточных вод и активного ила в аэротенке. MLSS состоит в основном из микроорганизмов и не поддающихся биологическому разложению взвешенных веществ. MLSS — это эффективная и активная часть процесса активного ила, которая гарантирует наличие достаточного количества жизнеспособной биомассы для разложения подаваемого количества органических загрязнителей в любое время. Это называется отношением пищи к микроорганизмам (соотношение F / M) или соотношением пищи к массе. Если это соотношение поддерживается на подходящем уровне, тогда биомасса сможет потреблять большое количество пищи, что снижает потери остаточной пищи в сбросах.Другими словами, чем больше биомасса потребляет пищу, тем ниже будет БПК в очищенных сточных водах. Важно, чтобы MLSS исключала БПК, чтобы очищать сточные воды для дальнейшего использования и соблюдения гигиены. Неочищенные сточные воды вводятся в процесс очистки сточных вод с концентрацией несколько сотен мг л ^-1 БПК. Концентрация БПК в сточных водах снижается до менее 2 мг. Л ^-1 после обработки MLSS и другими методами очистки, которые считаются безопасной водой для использования.

Рисунок 23.

Активный ил [15].

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

\ n \ t \ t

\ n \ t

\ n \ t \ t \ t \ t Спецификация \ n \ t \ t \ t	\ n \ t \ t \ t \ t Значение \ n \ t \ t \ t	\ n \ t \ t \ t \ t Установка \ n \ t \ t \ t
BOD- Загрузка осадка	0,40	мг L ^-1 \ n \ t \ t \ t
Загрузка объема BOD	0.20	мг L ^-1 \ n \ t \ t \ t
MLSS	2000	мг L ^-1 \ n \ t \ t \ t
COD Influent	300	мг L ^-1 \ n \ t \ t \ t
Объем поступающего	4,48	L d ^-1 \ n \ t \ t \ t
Скорость аэрации	3.00	L min ^-1 \ n \ t \ t \ t

Таблица 2.

Обычный активный ил [15] .

Процесс биологической очистки является наиболее распространенным методом очистки бытовых сточных вод. Этот метод реализует бактериальные популяции, которые обладают превосходными седиментационными характеристиками. Живые микроорганизмы разрушают органические вещества в сточных водах и, следовательно, очищают сточные воды от биологических отходов [15].

Согласно [1], основными компонентами всех систем активного ила являются:

Биореактор: это может быть лагуна, резервуар или канава. Основная характеристика биореактора состоит в том, что он содержит достаточно аэрированное и смешанное содержимое. Биореактор также известен как аэротенк.
Активный ил: это бактериальная биомасса внутри биореактора, которая состоит в основном из бактерий и другой флоры и микрофауны. Ил представляет собой хлопьевидную суспензию этих микроорганизмов и обычно называется смешанной жидкой суспензией (MLSS), содержание которой составляет от 2000 до 5000 мг. Л ^-1.
Система аэрации и смешивания: необходимы аэрация и смешивание активного ила и неочищенного потока. Хотя эти процессы могут выполняться по отдельности, они обычно проводятся с использованием единой системы либо поверхностной аэрации, либо диффузионного воздуха.
Отстойник: важно очищение или осаждение активного ила, выходящего из аэротенка. Это отделяет бактериальную биомассу от очищенных сточных вод.
Возвратный ил: осевший активный ил в отстойнике возвращается в биореактор для поддержания микробной популяции на требуемой концентрации, чтобы гарантировать непрерывность процесса обработки.

При эксплуатации установок по производству активного ила следует учитывать несколько параметров. Наиболее важными параметрами являются: (1) контроль биомассы, (2) загрузка завода, (3) осаждаемость ила и (4) активность ила. Основной рабочей переменной является аэрация, основными функциями которой являются: (1) обеспечение достаточного и непрерывного поступления растворенного кислорода (DO) для бактериальной популяции, (2) поддержание во взвешенном состоянии бактерий и биомассы и (3) перемешивание поступление сточных вод с биомассой и удаление из раствора избыточного CO ₂, возникающего в результате окисления органических веществ [1].

Существует несколько типов процессов с активным илом, например, установка обычного активного ила (Рисунок 24), установка полного смешивания (Рисунок 25), установка контактной стабилизации (Рисунок 26) и установка ступенчатой аэрации (Рисунок 27). На Рисунке 28 показана пищевая пирамида, которая представляет отношения кормления в процессе активного ила.

Рис. 24.

Завод по производству активного ила [3].

Рисунок 25.

Завод по производству смесей [3].

Рисунок 26.

Установка контактной стабилизации [3].

Рисунок 27.

Установка ступенчатой аэрации [3].

Рис. 28.

Пищевая пирамида, иллюстрирующая кормовые отношения в процессе активного ила [1].

4.4.5. Биологические фильтры

Основными системами работы биологических фильтров являются: (а) одиночная фильтрация, (б) рециркуляция, (в) ADF и (г) двухступенчатая фильтрация с высокопроизводительной первичной биогашеной (Рисунок 29). Существует несколько типов биологических фильтров, например, погружные аэрированные фильтры, широко известные как биологические аэрированные фильтры (BAF) и представляющие собой широко используемую конструкцию (Рисунок 30), и перколяционные (капающие) фильтры (Рисунок 31).BAFs реализуют либо затонувшую гранулированную среду с восходящим потоком (Рисунок 30a) или загрузку (Рисунок 30b), либо плавающую гранулированную среду с восходящим потоком (Рисунок 30c), что является наиболее распространенной конструкцией BAF. Чтобы сравнить биологические фильтры и системы активного ила (рисунки 31 и 32), сравнение основано на окислении, которое может быть выполнено с помощью трех процессов:

Распространение сточных вод в тонкую пленку жидкости с большим площадь поверхности, следовательно, необходимый кислород может подаваться за счет газовой диффузии, как в случае фильтрующих фильтров.
Аэрация сточных вод путем нагнетания воздуха в виде пузырьков или интенсивного перемешивания, как в случае процесса с активным илом.
Внедрение водорослей для производства кислорода путем фотосинтеза, как в случае стабилизационных прудов.

Рисунок 29.

Основные системы работы биологических фильтров [1].

Рисунок 30.

Биологические аэрированные фильтры [1].

Рис. 31.

Взаимосвязь между естественными бактериальными популяциями в реках и развитием (A) капельного (просачивающего) фильтра и (B) системы активного ила [1].

Рис. 32.

Сравнение пирамид пищевой цепи для биологических фильтров и систем активного ила [1].

4.4.6. Вращающиеся биологические контакторы

Система вращающихся биологических контакторов (RBC) (Рис. 33) может быть реализована для изменения и улучшения имеющихся процессов очистки как вторичных или третичных процессов очистки. RBC успешно применяется на всех трех этапах биологической очистки: удаление BOD ₅, нитрификация и денитрификация.Процесс представляет собой фиксированную биопленку аэробной или анаэробной системы биологической очистки для удаления азотистых и углеродистых соединений из сточных вод (рис. 34). Установки RBC (Рисунок 35) были спроектированы для удаления из сточных вод BOD ₅ или аммиачного азота (NH ₃ -N) или того и другого [1, 2].

Рисунок 33.

Принципиальная схема пневмопривода ДСП [2].

RBC состоит из носителя, вала, привода, подшипников и крышки (Рисунок 34). Оборудование RBC состоит из большого диаметра и близко расположенного круглого пластикового материала, который установлен на горизонтальном валу, поддерживаемом подшипниками, и медленно вращается электродвигателем.Пластиковые носители изготавливаются из гофрированного полистирола или полиэтилена различной конструкции, размеров и плотности. Конструкции моделей основаны на увеличении площади поверхности и прочности, что позволяет создавать извилистые пути потока сточных вод и стимулировать турбулентность воздуха [1, 2].

Рисунок 34.

Механизм прикрепления питательной среды в системе эритроцитов [2].

Рисунок 35.

Система эритроцитов [1].

4.4.7. Биологическое удаление питательных веществ

4.4.7.1. Биологическое удаление фосфора

Широко признано, что микроорганизмы используют ацетат и жирные кислоты для накопления полифосфатов в виде поли-β-гидроксибутирата, который представляет собой кислотный полимер.Точный механизм основан на производстве и регенерации аденозиндифосфата (АДФ) в бактериях, и он включает в себя аденозинтрифосфат (АТФ). Удаление фосфатов требует истинных анаэробных условий, которые возникают только тогда, когда нет другого донора кислорода [3]. На рисунке 36 показан процесс удаления фосфатов. Для этого процесса необходимы длинные узкие резервуары для поддержания пробкового потока.

Рисунок 36.

Процесс удаления фосфатов [3].

4.4.7.2. Биологическое удаление азота

Процессы нитрификации и денитрификации ответственны за производство N ₂ O (Рисунок 37).На рисунке 38 показана система нитрификации / денитрификации для биологического удаления азота.

Рис. 37.

Схематическое изображение процессов нитрификации и денитрификации, которые ответственны за выброс N ₂ O [16].

Рисунок 38.

Система нитрификации / денитрификации для биологического удаления азота [3].

4.4.8. Фиторемедиация

Фиторемедиация — это процесс очистки, который решает экологические проблемы за счет внедрения установок, снижающих загрязнение окружающей среды, без извлечения загрязняющих веществ и их утилизации в другом месте.Фиторемедиация — это снижение концентрации загрязняющих веществ в загрязненных почвах или воде с использованием растений, которые способны накапливать, разлагать или устранять тяжелые металлы, пестициды, растворители, взрывчатые вещества, сырую нефть и ее производные, а также множество других загрязняющих веществ и загрязняющих веществ из воды и почвы. На рисунках 39–44 показаны конструкции построенных водно-болотных угодий, на которых проводится фиторемедиация.

Рис. 39.

Вид в разрезе типичного подземного потока, построенного водно-болотным угодьем [17].

Рисунок 40.

Компоненты тростникового русла с горизонтальным течением: (1) зона дренажа, состоящая из крупных камней, (2) дренажная труба очищенного стока, (3) корневая зона, (4) непроницаемый вкладыш, (5) почва или гравий, (6) система распределения сточных вод и (7) камыш [1].

Рисунок 41.

Система свободной водной поверхности [18].

Рисунок 42.

Подповерхностная проточная система [18].

Рис. 43.

Компоненты водно-болотного угодья со свободной водной поверхностью [2].

Рисунок 44.

Компоненты системы затопленного дна с растительностью [2].

Включение тяжелых металлов, таких как ртуть, в пищевую цепочку может привести к ухудшению состояния. Фиторемедиация полезна в таких ситуациях, когда естественные растения или трансгенные растения способны фитодеградировать и фитоаккумулировать эти токсичные загрязнители в своих надземных частях, которые затем собирают для экстракции. Тяжелые металлы в собранной биомассе могут быть дополнительно сконцентрированы путем сжигания и переработаны для промышленного использования.Ризофильтрация — это своего рода фиторемедиация, которая включает фильтрацию сточных вод через массу корней для удаления токсичных веществ или избытка питательных веществ. Фитоаккумуляция или фитоэкстракция используют растения или водоросли для удаления загрязняющих веществ из сточных вод в растительную биомассу, которую можно собирать. Организмы, которые накапливают больше, чем обычно, количество загрязнителей из почв, называются гипераккумуляторами, где имеется множество таблиц, в которых показаны различные гипераккумуляторы, и на них следует ссылаться.В случае органических загрязнителей, таких как пестициды, взрывчатые вещества, растворители, промышленные химикаты и другие ксенобиотические вещества, некоторые растения делают эти вещества нетоксичными за счет своего метаболизма, и этот процесс называется фитотрансформацией. В других случаях микроорганизмы, живущие в симбиозе с корнями растений, способны метаболизировать эти загрязнители в сточных водах. На рис. 45 показаны ткани, в которых происходит ризофильтрация, фитодеградация и фитоаккумуляция.

Рисунок 45.

Ризофильтрация, фитодеградация и фитоаккумуляция [19].

4.4.9. Вермифильтрация

Вермикультура, или червиводство, представляет собой внедрение некоторых видов дождевых червей, таких как Eisenia fetida (известный как красный вигглер, брэндлинг или навозный червь) и Lumbricus rubellus , для производства биогумуса, также известного как червь. компост, вермикаст, отливки червей, перегной червей или навоз червей, который является конечным продуктом разложения органических веществ и считается богатым питательными веществами биоудобрением и кондиционером почвы.Вермикультура может быть использована для преобразования навоза, остатков пищи и органических веществ в биоудобрение, богатое питательными веществами.

Потенциальное использование дождевых червей для разложения и обработки осадка сточных вод началось в конце 1970-х годов [20] и было названо вермикомпостированием. Хосе Тоха в 1992 г. поддержал идею внедрения дождевых червей в системы фильтрации, называемые системами вермифильтрации [21]. Вермифильтр широко используется для очистки сточных вод и показал высокую эффективность очистки, включая синхронную стабилизацию сточных вод и осадка [22, 23, 24].Верифильтрация — это возможный метод очистки для уменьшения и стабилизации жидкого осадка сточных вод в оптимальных условиях [24, 25, 26]. Вермикомпостирование предполагает совместное действие дождевых червей и микроорганизмов [24, 27, 28] и значительно усиливает разложение ила. Дождевые черви действуют как механические смесители и, измельчая органическое вещество, они изменяют его физический и химический состав, неуклонно снижая соотношение C: N, увеличивая площадь поверхности, подверженную воздействию микроорганизмов, и делая ее более пригодной для бактериальной активности и дальнейшего разрушения.По всему проходу проходит кишечник дождевых червей, они перемещают фрагменты и богатые бактериями экскременты, в результате гомогенизируя органическое вещество [29]. В вермифильтре было обнаружено повышенное бактериальное разнообразие по сравнению с обычным биофильтром без дождевых червей [25]. Принцип использования дождевых червей для обработки осадка сточных вод основан на представлении о чистых потерях биомассы и энергии при расширении пищевой цепи [25]. По сравнению с другими технологиями стабилизации жидкого осадка, такими как анаэробное сбраживание и аэробное сбраживание [30], вермифильтрация является недорогим и экологически безопасным методом, который больше подходит для обработки осадка сточных вод на очистных сооружениях малых или развивающихся стран. [23, 24, 25, 26, 31].На рисунке 46 представлена принципиальная схема вермифильтра, в фильтрующем слое которого находятся дождевые черви.

Рисунок 46.

Принципиальная схема вермифильтра [24].

Важным применением является обработка навоза домашнего скота, как показано на Рисунке 47, где навоз вымывается из помещения для скота в резервуар для неочищенных стоков, а затем неочищенные сточные воды фильтруются для отделения твердых отходов от навоза. Просеянные сточные воды затем вводятся в вермифильтр для производства биогумуса.Затем очищенные сточные воды хранятся в отстойнике. После этого очищенные сточные воды направляются в построенные водно-болотные угодья, где происходит процесс фиторемедиации. Затем очищенную воду можно использовать для смыва воды из животноводческого помещения.

Рис. 47.

Схематическая диаграмма системы обработки навоза, включающей процессы вермифильтрации и фиторемедиации (с поправками и перерисовкой из Morand et al.