2.18 Биологическая очистка и доочистка сточных вод в естественных условиях (поля фильтрации, биологические пруды, гидроботанические площадки): устройство, эффективность работы, область применения.

Характеристика природных биоценозов: почвенная очистка, в водной среде, очистка микроорганизмами и высшей растительностью. Слои аэробные и анаэробные. Если пруд мелкий, то процессы аэробные и анаксидные, если глубокий, то аэробные и анаэробные на глубине. Процессы идут медленнее, чем в искусственных условиях. Почва – самая богатая среда микроорганизмами, еще и содержит антисептики. В водной среде процессы идут медленнее(ниже температура), идут медленно процессы осаждения. Все тоже самое, что и в аэротенке в воде, но в почвах идет быстрее. Принципы очистки: Сущность процесса биологической очистки на полях орошения и полях фильтрации заключается в контакте загрязнителей сточных вод, которые находятся во взвешенном, коллоидальном, или растворенном состоянии, с микроорганизмами почвенного слоя. Эти микроорганизмы сосредоточены, в основном, на глубине до 0,4 м, что обеспечивает оптимальную аэрацию. Во время этого контакта за счет процессов биосорбции, биоразложения и механической фильтрации сточных вод происходит их очистка. Предварительное отстаивание сточной жидкости, перед ее подачей на поля, позволяет выделить из нее 50-60% общего числа бактерий и 50- 60% (а после горизонтальных отстойников и 95%) яиц гельминтов. Общее снижение концентрации загрязнений по БПК_полн, и взвешенным веществам может составлять 100%. Из всей массы удобрительных веществ, внесенных со сточными водами, растениями используется только их часть, приблизительно: азота 50%, фосфора 40% и калия 90%. Остальная часть питательных веществ выносится вместе с дренажной водой, а азот частично улетучивается в атмосферу.Все сооружения делят на 2 группы: сооружения с фиксированной биомассой, сооружения со свободной поверхностью. В свободном объеме проходит стадия снижения бпк, потом идет нитрификация, в сооружениях с фиксированной биомассой стадия углеродная и нитрификация идут одновременно, а денитрификация идет в глубоких слоях (где нет кислорода). Поля фильтрации и орошения:Поля фильтрации – специально спланированные земельные участки, предназначенные для биологической очистки предварительно осветленных св.

Поля фильтрации: 1- напорный трубопровод, 2 – приемная камера, 3 – магистральные лотки, 4 – выпуски, 5 – разводящие лотки, 6 –дренажные канавы, 7 – валики, 8 – дренажные трубы.Поля орошения – поля фильтрации, но на них еще выращивают овощные культуры, не употребляемые в пищу в сыром виде, технические сельско хозяйственные культуры и некоторые травы. Можно использовать для выращивания всех видов злаков. При использовании св для орошения к ним предъявляют те же требования, что и для осадков для удобрения. Сущность очистки на полях фильтрации: в процессе фильтрации через почву на ней задерживаются микробы и получается пленка. Микробы короче используют все эти вещества для своей жизнедеятельности. Больше, чем полтора метра глубиной поля не используют, это ни к чему. В верхних слоях почвы идут аэробные процессы, а ниже аноксидные. Выходят газы из почвы и рыхлят биопленку на поверхности полей. При использовании полей фильтрации вода очищаются до 10-15 мг/л по бпк, до 99% по взвесям, содержат довольно высокие нитраты (до 25мг/л), количество бактерий падает на 99,5%. Перед подачей воды на поля, она должна быть подвергнута механической очистке, если используют сточные воды в качестве орошения, то воду еще и обеззараживают. Поля фильтрации – спланированные участки(карты), каждая карта по периметру ограничена валиками, подаваемая сточная вода подается по открытым лоткам(каналам). Совокупность каналов – оросительная сеть. Сбор и отведения очищенной воды идет по дренажной системе, которая может быть открытая в виде каналов (лотков) и закрытая (в виде труб). Трубы кладут на территории карты на глубину 1,2-2м. Эта система – осушительная, для подъезда на карты автотранспорта, устраивают дороги. Обычно делают постоянную и временную сеть, постоянная сеть не нарушается в ведении работ, а временная нарезается перед поливом на карту. Обычно сточная вода на поля подается самотеком в наиболее высокую точку полей, наименьшие уклоны картовых оросителей 0,001-0,002, для распределителей – 0,005. Поля орошения и поля фильтрации рекомендуется располагать вниз по течению грунтовых вод от водозаборных сооружений на расстоянии не менее 200 м -для легких суглинков, 300 м - для супесей и 500 м -для песчаных грунтов. Выпуски св из картового оросителя осуществляют на расстоянии до 100мм один от другого. Количество сточной воды на 1Га зависит от фильтрующей способности грунта. Если использовать поля орошения, а не фильтрации, то обычно их площадь в 1,5-2 раза больше полей фильтрации. Ряд факторов, которые определяют возможность использования полей орошения:

1. Род грунта и состояние грунт вод

2. Количество осадков

3. Характер рельефа, возможность для использования площадей

4. Потребность для сельхоз культур в дополнительном орошении

5. Род сточных вод

Для устройства полей выбирают участки с уклоном не более 20 промиль и со спокойным рельефом. Грунты: песчаные, супесчаные, легкие суглинистые. Уровень грунтовых вод для территории полей орошения не менее 1,5м от поверхности. По отношению к жилой застройке поля орошения должны иметь достаточные санитарные зоны. Если расход сточных вод менее 5тыс. в сутки, то поля располагают от застройки не менее 300м, более 5тыс. до 50тыс.– 500м, свыше 50тыс – не ближе 1км. Территорию осаждают деревьями и лесополоса должна быть 10-20м в ширину. Поля фильтрации должны располагаться ниже грунтовых вод водозаборов. Поля орошения нельзя располагать в трещиноватых породах, местах, где есть водоносные горизонты, где есть карсты, если нет перекрытия водоупорами. Лучший водоупор – глина.

Очистка св также может производится в прудах.

Биологические пруды. Две параллельные секции с тремя ступенями в каждой (план и разрез)Под биопруды приспосабливают естественное понижение рельефа(овраги и т.д.). В прудах идут процессы самоочищения. Окисление органических веществ происходит в процессе жизнедеятельности гетеротрофных организмов. По СНиП биопруды надлежит располагать в южных районах, но есть и на севере. Грунты должны быть либо не фильтрующие либо слабофильтрующие. Биопруды используют при расходах не более 10 тыс. м3/сут. Пруды могут располагаться ступенями, дно прудов горизонтальное, если наклон есть, то небольшой, пруды могут быть любой формы, они приобретают естественный вид, стремятся к прямоугольной форме. В прудах много растений (водорослей), если в прудах высшая растительность, то это гидроботанические площадки. Высшие водные растения препятствуют цветению водоема. Качество очистки на прудах: входящая вода бпк 15мг/л, доочищяют пруды до 5 мг/л (даже летом до 2-3мг/л, зимой 1-2). Биопруды могут использоваться после любого вида очистки сточных вод. Это открытые емкости, состоящие из нескольких отделений или могут быть отдельными. Для предотвращения фильтрации в грунт, дно пруда покрывают разными пленками и тд. Все пруды должны быть оборудованы распред устройствами для распределения воды. Желательно, чтоб были донные выпуски. Биопруды есть с искусственной и естественной аэрацией.

Схема биопруда с механической аэрацией.

Это немножко недоаэротенки. Если надо интенсифицировать биологическую очистку в биопрудах, то в отличие от аэротенков, где нет водорослей, тут можно насадить высшую растительность, либо растительность на понтонах, эта растительность будет активно участвовать в очистке. Основная работа по уходу за прудами с естественной аэрацией – очистка с опорожнением прудов и косят растительность по берегам. Если биопруды с искусственной аэрацией, то еще добавляются работы по эксплуатации аэрационного оборудования. Эффективность работы биопрудов проверяют по содержанию биогенов и тд. При равных концентрациях, поступающей сточной воды на пруды, зимой качество очистки падает. Зимой их используют как отстойники. Очищают пруды (опорожняют) 2 раз в год. Недостаток биологических прудов: огромные площади. Достоинства биологических прудов: недороги, простота обслуживания и тд.

Гидроботанические площадки

Применяют для очистки и доочистки сточных вод, для отдельно стоящих зданий, очистки поверхностного стока, очистки карьерных вод, животноводческих комплексов, для осв с некоторых производств или для интенсификации работы иловых площадок. На большинстве гидроботанических площадок используется высшая растительность, которая играет важную роль в осв. Водные растения в водоемах выполняют функции:

1. Фильтрационную (способствуют оседанию взвесей)

2. Поглотительную (поглощают биогенные элементы и некоторых органические вещества)

3. Накопительную (накапливают некоторые металлы и органику, которые трудно разлагаются)

4. Окислительную

5. Детоксикационную (накапливают токсичные вещества и перерабатывают их в нетоксичные)

Еще модификация гидроботанических площадок – фильтрационный обогатительный пруд (ФОП). Они сочетают элементы медленного фильтра и биопруда.

Схема фильтрационно обогатительного пруда:1- дамбы, 2 – вода, поступающая после полной биохимической очистки (фильтрационный пруд), 3 – песчаный слой (медленный фильтр). 4 – дренаж из щебня, 5 – промывочные стояки, 6 –биопруд (вторая ступень доочистки), 7 – удаление фильтрата.