Кузнецов А.Е., Градова Н.Б., Лушников С.В. и др. Прикладная экобиотехнология. Учебное пособие. В 2-х томах
.pdfБиологическая очистка сточных вод |
271 |
ускорения образования биопленки используются микробные биопрепараты. После биофильтра вода попадает в нижнюю трубу и стекает в приемный колодец. Для циркуляции воздуха сверху и снизу загрузки сделаны вентиляционные ходы.
Установка «Осина» при исходном содержании БПК и взвешенных веществ 350 мг/л обеспечивает очистку воды до остаточного содержания БПК и взвесей 35 мг/л. Очищенную воду можно использовать для полива или сбрасывать в грунт и на рельеф. Если грунт на участке песчаный и позволяет уровень грунтовых вод, то устраивается фильтрующий колодец. При глинистом грунте в водоприемный колодец ставится бытовой насос. Вода поднимается на поверхность и сбрасывается в фильтрующую траншею длиной не менее 5 м.
Эксплуатация установки не требует электричества, установка надежна и долговечна, проста в эксплуатации. Выгрузка осадка производится 1 раз в 3 года. Однако для поддержания жизнедеятельности микрофлоры необходимо предотвращать сбрасывание в систему воды, содержащей токсичные и дезинфицирующие вещества (моющие хлорсодержащие средства, антибиотики, марганецсодержащие растворы для промывки фильтров и т. п.). Рекомендуется использовать биологически мягкие моющие средства, содержащие вещества растительного происхождения. По истечении каждых трех лет эксплуатации должна производиться очистка установки. Масса установки «Осина» 3,8 т, габаритные размеры 2,6 1,35 1,05 м.
Установки «Биодиск» НПП «Экотехника» предназначены для биологической очистки сточных вод одного-трех коттеджей с объемом стоков 1,5–6 м3/сут.
Установки функционируют следующим образом. Стоки поступают на предварительную очистку в септическую камеру, откуда насосом подаются в блок глубокой очистки «Биодиск» с вращающимися пластмассовыми дисками с биопленкой. Очищенная вода поступает во вторичный отстойник и выводится из него самотеком или с помощью насоса на рельеф или в водоем. Большой объем септической камеры обеспечивает возможность приема залповых сбросов, увеличивает срок работы без откачки осадка. В конструкции отсутствуют сменные и промывные загрузки, компрессоры и воздухораспределительные устройства, что исключает проблемы, возникающие при их засорении. Установки бесшумны, не требуют обслуживания, занимают мало места, легко монтируются, допускают перерывы подачи стоков и электроэнергии. Заглубление установок и расположение подводящего коллектора ниже уровня промерзания обеспечивают их нормальную работу зимой, исключают деформацию трубопроводов и замерзание стоков. Осадок из септической камеры удаляется не чаще одного раза в два года.
Очистка бытовых стоков в установке фирмы «Эйкос» с пропускной способностью от 0,8 до 10 м3/сут производится сначала в первичном отстойнике, затем осветленная вода поступает в аэротенк, после него в биосорбер, в котором происходят нитрификация и доочистка сточных вод. Аэрация воды в аэротенке осуществляется барботером, изготовленным из пористого титана, стекла или пластика. Ил и биопленка с аэротенка собираются в илоуплотнитель, из которого часть ила возвращается в аэротенк. Осветленная вода после биосорбера поступает в дезинфектор.
Московское ООО «ЛИГА-Б» разработало комплекс очистки сточных вод «Коттедж-БИО» производительностью до 2,3 м3/сут.
272 |
Глава 1 |
«Коттедж-БИО» включает набор унифицированных установок заводской готовности, предназначенных для предварительного накопления, полной биологической очистки, фильтрования в грунт или доочистки с последующим сбросом на рельеф сточных вод. Каждый процесс осуществляется в отдельном блоке, выполненном из пластика. Конструкция сооружений максимально проста и надежна и не требует каждодневного обслуживания. Единственным источником энергопотребления комплекса является компрессор с установленной мощностью 50 Вт.
Польская фирма «ECOPARTNER s.c.» производит и комплектует системы очистки сточных вод типа «TURBOJET», разработанные бельгийской фирмой «Technox», с пропускной способностью от 0,4 до 5 м3/сут.
Очистная станция типа «TURBOJET EP» представляет собой миниаэротенк с низкозагруженным активным илом. Избыточный активный ил периодически удаляется (1 раз в год) из системы очистки (вывоз ассенизационной машиной на сливной пункт). Все элементы очистной станции изготовлены из пластмасс и антикоррозионных материалов. Емкости изготовлены из многослойного полиэфирного стеклопластика, благодаря чему конструкция является легкой и прочной. В зависимости от пропускной способности потребляемая электроэнергия систем «TURBOJET» составляет от 1,4 до 3,7 кВт·ч/сут. Процесс очистки сточных вод полностью автоматизирован, поэтому станция может функционировать без обслуживания.
Японская фирма «ИВАСА ТРЕЙДИНГ КО, LTD.» поставляет малогабаритные очистные сооружения для индивидуальных домов двух типов (рис. 1.108): с использованием анаэробного и аэробного блоков биоочистки; с использованием сепарационных контактных сот и аэробной биоочистки. Процесс очистки воды в этих установках производится в четырех секциях, так же как и в установках «Дарума капсула» японской фирмы «БЭСТ ИНДУСТРИЗ ИНК» (см. рис. 1.107).
Рис. 1.108. Анаэробный контактный метод очистного сооружения фирмы «ИВАСА ТРЕЙДИНГ КО, LTD»
Биологическая очистка сточных вод |
273 |
Рис. 1.109. Установка Uponor Bio для очистки стоков коттеджей
Автономная биохимическая установка Uponor Bio (Швеция), предназначенная для глубокой очистки хозяйственно-бытовых и фекальных стоков коттеджей, рассчитана на производительность 1,2 м3/сут. В ней используется механическая, биологическая и реагентная очистка; она состоит из трех камер объемом около 1 м3 каждая (рис. 1.109). Камеры изготовлены из армированного полиэтилена, через них протекает сточная вода.
Впервых двух камерах установки проводится механическая очистка, третья камера эксплуатируется как аэротенк. Одновременно в нее дозированно подается хлорид алюминия. Доза реагента зависит от потока сточной воды и содержания активного ила. Установка изготовлена в герметичном исполнении, поэтому на ее монтаж не влияют уровень грунтовых вод на участке и фильтрационные свойства грунта. Необходимая для ее монтажа площадь – всего 6 м2.
ВЦНИИЭП инженерного оборудования разработана установка для очистки сточных вод коттеджей в слабофильтрующих и нефильтрующих грунтах на основе естественных методов. Очистка осуществляется на подземных фильтрах, в нефильтрующих грунтах – в фильтрующих траншеях или песчано-гравийных фильтрах.
Предварительная обработка сточных вод проводится в септике с затопленной загрузкой, которая способствует интенсификации процесса очистки и увеличивает срок службы сооружений.
Подземный фильтр предназначен для очистки и отведения в грунт сточных вод при слабофильтрующих грунтах – суглинках, когда неприменимы традиционные сооружения подземной фильтрации и недопустим поверхностный сброс очищенных сточных вод. Основу подземного фильтра составляют оросительные трубы, укладываемые на слой крупнозернистой подсыпки, над которыми устраивается воздушный вентилируемый зазор. Размеры
иконструкция фильтра зависят от инженерно-геологических, гидрологических и иных местных условий.
Характеристика подземного фильтра:
производительность, м3/сут |
0,5–0,6 |
коэффициент фильтрации грунтов, м/сут, не менее |
0,01 |
нагрузка на фильтрующую поверхность, л/(м2·сут) |
9–165 |
274 |
Глава 1 |
Фильтрующие траншеи предназначены для очистки сточных вод при нефильтрующих грунтах и их отведения в водоем, овраг, лог или накопитель. Основу фильтрующих траншей составляет фильтрующая загрузка, в качестве которой могут быть использованы средне- и крупнозернистый песок, гравий, щебень, керамзит и другие сыпучие материалы.
Характеристика фильтрующих траншей:
производительность, м3/сут |
0,5–12 |
высота слоя загрузки, м |
0,8–1,0 |
нагрузка на оросительные трубы, л/(м·сут) |
50–70 |
Всистемах Uponor Sako (Швеция) для очистки сточных вод индивидуальных застроек используется почвенный метод очистки. В таких системах при проектировании учитывают не только количество обрабатываемых стоков, но
иместные факторы: тип грунта, уровень и колебание грунтовых вод, высотное расположение и рельеф местности, расположение водозаборных сооружений, близость скалистого грунта, удаленность от водоема, климат и подверженность грунта замерзанию, требования административных органов.
Очистка сточных вод в установке происходит в два этапа. На первом этапе взвешенные вещества осаждаются в отстойнике. Отстойник состоит из 2—3 отдельных камер из армированного полиэтилена, через которые протекает сточная вода. Конструкция отстойников аналогична используемой в установке Uponor Bio (см. рис. 1.109). После этого вода отводится через распределительный колодец на поле поглощения или в почвенный фильтр для дальнейшей ее очистки.
Всистеме поглощения (рис. 1.110) без вывода очищенной воды очистка происходит в слое щебня толщиной 30–40 см с размером частиц 12–24/16–32 мм
иокружающих его слоях грунта.
Рис. 1.110. Устройство системы поглощения кассетного типа фирмы Uponor Sako: а – подводящий коллектор; б – очистная установка; в – промежуточный колодец; г – распределительные трубопроводы; д – слой щебня; е – оросительные трубопроводы
Биологическая очистка сточных вод |
275 |
При слабой поглощающей способности грунта, например, при высоком уровне грунтовых вод или малопроницаемых глинистых грунтах для очистки сточных вод устраивается водопропускающий фильтр из слоя промытого гравия (сверху) с величиной частиц до 8 мм и песка. Общая толщина фильтрующего гравийного слоя составляет 1–1,2 м. Сточная вода фильтруется через гравий и очищается в слое песка. Толщина песчаного слоя 80 см. Вода собирается в дренажные трубы, проложенные в нижней части песчаного слоя, для ее сброса с территории. Поглощающий или фильтрующий слой гравия сверху покрывается фильтрующей тканью и засыпается слоем почвы.
Для семьи из пяти человек под поле поглощения/фильтрации достаточна площадь не более 30 м2. Площадь, занимаемая отстойником, составляет 6 м2. Масса комплекта 300 кг.
Ряд особенностей выделяет установки, поставляемые ООО «ЭКОЛАЙН» (г. Тольятти) и ЮБАС (группа компаний «Национальный экологический проект»).
Система очистки канализационных стоков ЭКО-М 1/2 (ООО «ЭКОЛАЙН»), предназначенная для семьи из 5–12 человек, представляет собой вертикальную установку с аэратором и эрлифтом (рис. 1.111). Стоки из дома поступают внутрь установки. Воздух в установку подается беспрерывно компрессором, установленным в подвале здания либо на улице в защитном коробе. Очищеная вода выходит самотеком и дренирует в фильтрационные колодцы (рис. 1.112) или траншеи.
Фильтрационные колодцы изготавливают из стеклопластика; их диаметр 1200 мм. Расстояние между установкой и колодцем, глубина заложения колодца и их количество зависят от объема сбрасываемой воды, размеров и формы участка, расположения объектов на участке, особенностей местности и т. п. Один колодец рассчитан на фильтрацию и утилизацию в грунт 1 м3 воды в сутки.
Рис. 1.111. Установка ЭКО-М 1/2 ООО «ЭКОЛАЙН»
276 |
Глава 1 |
Рис. 1.112. Варианты расположения фильтрационных колодцев
Биологическая очистка сточных вод |
277 |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.113. Двухкамерный септик из армированного стеклопластика
Эта же фирма поставляет септики из армированного стеклопластика, обладающего высокими прочностными характеристиками, коррозионной стойкостью, долговечностью (рис. 1.113). Из септика осветленные стоки направляются на поля подземной фильтрации, в фильтрующие траншеи или фильтрующие колодцы.
Рис. 1.114. Установка ЭКО-Б ООО «ЭКОЛАЙН»
В установках ООО «ЭКОЛАЙН» серии ЭКО-Б очистка происходит в аэробных и анаэробных условиях (рис. 1.114). Они имеют производительность от 3 до 30 м3/сут и предназначены для очистки стоков турбаз, домов отдыха или группы коттеджей с проживанием от 15 до 150 человек.
Канализационные стоки через входную трубу поступают в камеру первичного отстоя. Затем осветленная вода попадает в аэробный реактор (биотенк) с пластмассовой загрузкой и далее во вторичный отстойник. Избыточный
278 |
Глава 1 |
активный ил из вторичного отстойника рециркулирует в аэрационную зону и в камеру-илоуплотнитель с помощью пузырьков воздуха, поднимающихся по трубе-эрлифту вместе с небольшим количеством воды. Стоки самотеком выходят из установки. Во время, когда стоков нет, по установке циркулирует вода.
Аэрационные станции «ЮБАС» (группа компаний «Национальный экологический проект») и выпускаемые на их основе станции «ТОПАС» (группа компаний ТОПОЛ-ЭКО) предназначены для очистки бытовых стоков придомовых хозяйств. Они имеют производительность от 1 до 20 м3/сут и представляют собой емкости прямоугольной формы с ребрами жесткости, присыпаемые грунтом в процессе монтажа. Это обеспечивает дополнительную стабильность всего очистного блока на всплытие. Емкости изготавливаются из вспененного пенопропилена, обладающего хорошими теплоизолирующими свойствами, что обеспечивает их работу зимой. Емкости секционированы на несколько камер: приемную, с аэрируемой решеткой для отсечения мусора, аэрационные (одна или две ступени), вторичного отстойника, стабилизатора ила, а также могут включать отсек с пористым фильтром (погружной биофильтр), жироотделитель. Для перекачки жидкостей между различными отсеками используется эрлифт. Отработанный активный ил удаляется один раз в три-четыре месяца.
Отличительная особенность этих установок – использование очистки в аэротенках (названных разработчиками ритмовыми аэротенками, ARS-сис- темами) с циклическим режимом аэрации воды – с чередованием аэробных и аноксичных условий, аналогично тому, как это осуществляется в SB-реакторах (см. разд. 1.7.1.2). Это позволяет проводить очистку без удаления избыточного ила (в режиме самоокисления ила) и с удалением избытка азота, характерного для хозяйственно-бытовых стоков. Такие режимы очистки реализованы благодаря использованию в качестве аэраторов российских мембранных полимерных трубчатых элементов «ПОЛИАТР» с микропорами, сформированными лазерным лучом. При отключении аэрации во время технологических или аварийных пауз полимерная мембрана под действием давления столба жидкости сжимается, охватывая остов элемента аэрации, что предотвращает возвратное проникновение воды и засор. При подаче воздуха она сначала раздувается, компенсируя перепад давления, и лишь затем начинается одновременное раскрытие всех микропор мембраны по всей длине элемента аэрации. Мембранные элементы с лазерной перфорацией, в отличие от существующих, перфорированных механическим способом, намного долговечнее – до 10 лет и более.
В установках используется микропроцессорное управление, пузырьковые уровнемеры, более надежные, чем поплавковые.
Станции дополнительно комплектуются системами для обеззараживания стоков с использованием комбинированного действия ультрафиолета, ультразвука и акустических колебаний. Энергозатраты на обеззараживание не превышают 0,02 кВт·ч/м3. Станции могут работать с повышенным содержанием взвешенных частиц (до 10 мг/л).
Монтаж станций по месту работы длится около трех дней. Они обеспечивают степень очистки бытовых сточных вод по ХПК 92–95%, БПК5 98–99%, аммонийному азоту 99%, нитратам 25–82%, фосфатам 73–93%.
Биологическая очистка сточных вод |
279 |
Установки для очистки нефтесодержащих сточных вод предназначены для бензозаправочных станций, автомоек, нефтебаз, гаражей и т. п. С их помощью удаляют все формы нефтепродуктов сточных вод: свободноплавающие (содержание в воде >0,5–2 мг/л), эмульгированные (>0,3–0,5 мг/л), иммобилизованные на механических примесях (>0,3–0,5 мг/л), истинно растворенные (<0,3–0,7 мг/л).
К российским установкам этого типа относятся: установки НИИ ВОДГЕО для очистки ливневых вод с территории АЗС; фирмы «Эйкос» (установка «Эйкос-АМ») – для очистки стоков автомоек; установка «Мойдодыр-1», созданная экологическим промышленно-финансовым концерном «Мойдодыр»
ипредназначенная для пунктов мойки автомобилей и систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий; очистная установка «Эко» для системы оборотного водоснабжения (производитель – Московское акционерное общество «Экологический центр»); установки экологического холдинга «Комплект Экология» для очистки нефтесодержащих ливневых сточных вод.
Вбольшинстве выпускаемых систем для удаления нефтепродуктов и взвешенных веществ используются механические (отстаивание, фильтрация), физико-химические (коалесценция, адгезия, адсорбция, флотация, электрофлотация) и реагентные методы очистки. Они обеспечивают очистку воды до уровня, позволяющего многократно использовать воду в оборотном водоснабжении (на автомойках), или сброс в рыбохозяйственные водоемы (ПДК по нефтепродуктам 0,05 мг/л). Некоторые системы очистки предусматривают обессоливание воды электродиализом, ионным обменом или обратным осмосом для устранения негативного влияния солей, используемых зимой для посыпки улиц. Для биологической очистки могут использоваться биофильтры с полимерным носителем (установки для очистки сточных и ливневых вод «Каскад» фирмы «ЭКМОН»).
Пример установки с биологическим блоком очистки в качестве основного – передвижной модуль на базе автомобильной платформы, предлагаемый компанией «Биотек». Установка предназначена для оперативной очистки почв от сырой нефти
инефтепродуктов, пестицидов и других органических веществ-загрязнителей методом ферментации в аэробных условиях при 20–30 °С и влажности 60–70% с использованием биопрепаратов или местной микрофлоры. Биомассу местной микрофлоры, обитающей и разлагающей загрязнения на обрабатываемом участке, можно наращивать непосредственно на установке. Система снабжена всем необходимым оборудованием, материалами и сырьем для автономной работы в условиях отдаленности от источников электро- и водоснабжения в течение 15–20 сут. Не требует дополнительного переоборудования для перехода с очистки одного загрязнения на другое.
Технические характеристики установки:
— рабочий объем |
4 м3 |
– концентрация загрязнения |
от 20 до 50 г/кг |
– расход воздуха |
до 150 м3 |
– расход воды на один цикл |
до 1,0 м3 |
280 |
Глава 1 |
– расход питательных солей |
до 5 кг |
– расход автомобильного топлива |
до 300 л/сут |
– время очистки от нефтепродуктов |
3–5 сут |
– время очистки от пестицидов и других токсичных веществ |
10–12 сут |
Установка обслуживается механиком-водителем и химиком-микробиологом.
Малые установки для очистки сточных вод предприятий пищевой, химикофармацевтической, микробиологической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности выпускаются рядом фирм и позволяют очищать воду с высокими концентрациями загрязнений (БПК 1000–10000 мг/л, в отдельных случаях до 40 000 мг/л).
На первой стадии биологической очистки таких сточных вод используется анаэробная обработка в железобетонных или металлических емкостяхбиореакторах, содержащих минимум нестандартного оборудования и подвижных элементов. Для сброса непосредственно в водоемы сточные воды после анаэробных биореакторов подвергаются более глубокой очистке в аэротенках или на биофильтрах. Образующиеся осадки обезвоживаются фильтрованием под вакуумом, избыточным давлением, под воздействием сил гравитации, компрессионной обработкой, центрифугированием.