Биологическая очистка стоков, аэробные и анаэробные методы очистки сточных вод

Биологическая очистка  стоков, аэробные и анаэробные методы очистки сточных вод

В последние годы тема защиты окружающей среды становится актуальной, как никогда. Одним из важных вопросов в этой теме является очистка сточных  вод перед сбросом их в близлежащие  водоемы. Одним из способов решения  данной проблемы может стать биологическая  очистка сточных вод.  Сущность такой очистки – расщепление органических соединений при помощи микроорганизмов до конечных продуктов, а именно воды, углекислого газа, нитрита сульфатионов и др.  
Биологические методы очистки сточных вод можно классифицировать по типу микроорганизмов, которые участвуют в разложении органических соединений, на аэробные (жизнедеятельность микроорганизмов невозможна без кислорода) и анаэробные (жизнедеятельность без кислорода возможна). Помимо этого, имеются такие организмы, для жизни которых требуется азот.  
Далее можно произвести классификацию аэробных методов очистки. Их различают по типу резервуара, в котором происходит очистка вод. Итак, резервуаром могут быть: поле фильтрации, биологический пруд, аэротенки, биофильтры. Но на сам способ очистки тип резервуара не влияет, и способ минерализации органических соединений одинаков для всех резервуаров. 
Поле фильтрации – специальный участок земли, который был отведен для накопления отработанных вод. Населен этот участок аэробными микроорганизмами. При попадании сточных вод на поля фильтрации, они вступают в реакцию с микроорганизмами. Результатом такой реакции является отделение воды и углекислого газа.  
В биологических прудах процесс очищения воды происходит благодаря микроорганизмам, обитающим в воде. При этом биологический пруд – это искусственно созданный водоем с идеальными условиями для жизнедеятельности микроорганизмов, а именно, они имеют маленькую глубину, течение в таких прудах отсутствует, водоем заселен водорослями, которые насыщают воду кислородом и другое. Биологические пруды создаются не только с целью очистки сточных канализационных вод, но и для очистки воды в реках, которые впадают в водохранилища.  
К недостаткам биологических прудов и полей фильтрации можно отнести их маленькую пропускную способность, масштабы занимаемых площадей, необходимость контроля над уровнем грунтовых вод, а также сезонный характер их работы.  
Аэротенки и биофильтры – искусственные сооружения для фильтрации сточных вод. Преимуществом таких резервуаров для очистки является их способность долгое время сохранять пригодные условия для жизнедеятельности микроорганизмов (такие показатели как насыщение кислородом, уровень кислотности, температура и т.д. остаются практически неизменными). Очищение сточных вод в биофильтрах имитирует работу полей фильтрации, а в аэротенках – в биологических прудах.  
Аэротенки – резервуары глубиной от 3 до 6 метров, оснащенные устройствами для аэрации. В этих резервуарах на хлопьях активного ила живут микроорганизмы, расщепляющие органические вещества. После очистки в аэротенке вода попадает в отстойник. Здесь происходит оседание активного ила (часть осажденного ила затем возвращается в аэротенк). При возведении аэротенков зачастую предусматривают наличие специальных резервуаров, в которых активный ил регенерируется.  
Наиболее эффективной очистительной системой на базе аэротенков является SBR-технология (sequencing batch reactor – аэробный реактор с циклично прерываемой активностью). Особенностью работы такой системы является периодический перевод аэротенков в аноксидный режим (уровень кислорода в системе является низким, что активизирует новые биохимические реакции в резервуаре). Такой переменный режим работы позволяет повысить качество очистки воды, что в свою очередь делает возможным использование этой воды в системах оборотного водоснабжения. Одним из примеров SBR-технологии являются российские разработки «ЮБАС», «ТОПАС» и Биопроцессор. 
Биофильтр – резервуар, который наполнен крупнозернистым материалом, на крупинках которого живут микроорганизмы. Таким образом, отличие биофильтра от аэротенка в том, что микроорганизмы закреплены на стационарных носителях. В эксплуатации биофильтры более надежны и более просты. Они не дают сбоев при изменении степени загрязненности сточных вод или их количества. Но биофильтры постоянно находятся в стадии совершенствования тех или иных элементов. На сегодняшний день ведутся работы над увеличением активной поверхности биофильтров. Биофильтры, как и любые другие системы очистки, чувствительны к концентрации загрязняющих соединений. В случае значительного превышения концентрации вся колония микроорганизмов может погибнуть.  
Анаэробный способ очищения сточных вод является на сегодняшний день наиболее перспективным способом очистки вод с высокой концентрацией органических соединений, а также для очистки бытовых стоков. Преимуществом анаэробных методов очистки перед аэробными заключается в низком уровне эксплуатационных расходов (т.к. для анаэробных микроорганизмов дополнительная аэрация воды не требуется) и в отсутствии проблем с утилизацией избыточной биомассы.  
Еще одним преимуществом анаэробных реакторов является минимальное количество оборудования, необходимого для нормальной работы реактора. Но в то же время анаэробные установки выделяют продукт жизнедеятельности микроорганизмов – метан, поэтому нужно постоянно следить за его концентрацией в воздухе.  
Все указанные выше методы используются только до определенного уровня концентрации загрязняющих веществ в сточных водах. Прежде чем сбросить отработанную воду в водоем, ей необходимо пройти 3-4 ступени очистки. Кроме этого иногда помимо биологической очистки требуется ионизация или ультрафиолетовое облучение.