Home > Инженерные коммуникации > Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

Человечество накопило огромный опыт в организации отведения загрязненных потоков воды. Исторические источники свидетельствуют о существовании систем для отвода бытовых стоков в Индии и Китае, возрастом около 5-6 тыс. лет. Древние греки в Афинах для отведения сточных вод использовали канал шириной 4,2 м. В Древнем Риме в VI веке до н. э. была построена большая закрытая водоотводящая система, отдельные части которой использовались вплоть до начала XX века.

Увы, необходимость очистки использованной воды перед ее последующим потреблением человечество познало на собственном негативном опыте.

Антисанитарное состояние городов во всех странах Западной Европы способствовало распространению эпидемий чумы, проказы, оспы, тифа. Впервые нормативы качества сточных вод, сбрасываемых в водоемы, были утверждены в Англии после эпидемии холеры в 1831 г. Тогда же было организованно строительство полей орошения для биологической очистки сточных вод.

В России первые водоотводящие сооружения появились в XII веке в Новгороде. Серьезным достижением технического прогресса водохозяйственного строительства считается система водоотведения Змеиногорского рудника по добыче золота, построенная в Сибири в XVIII веке. Это комплексное сооружение обслуживало три шахты, рудообогатительную фабрику, кузницу и пильную мельницу. Суммарный расход воды составлял 17,3 тыс. м3/сут, а общая протяженность системы около 2,5 км.

В Москве первая водосточная труба была проложена в XIV веке от бывшей центральной Ивановской площади (недалеко от стен современного Кремля) до Москвы-реки. В 1898 г. в Москве ввели в эксплуатацию первую водоотводящую систему, включающую самотечные и напорные водоотводящие сети, насосную станцию и Люблинские поля орошения. Тогда она стала самой крупной в Европе системой водоотведения и очистки сточных вод.

В настоящее время, благодаря достижениям технического прогресса проблема водоотведения и очистки коммунальных стоков реализована на высоком уровне. Современные очистные сооружения обеспечивают высокую степень защиты окружающей среды. Но к сожалению, во многих населенных пунктах, где центральная система канализации вообще отсутствует, сложившаяся ситуация напоминает средневековую Европу. Там отведение стоков и их очистка становятся проблемами самих жителей и уже привычно решать ее при помощи оснащения загородных домов автономными системами канализации, причем такими, которые в отличии от выгребных ям производят очистку, а не накопление (аккумуляцию) загрязненной воды.

Методы очистки сточных вод, применяемые в локальных системах канализации можно разделить на три основных типа:

  • механический,
  • химический,
  • биологический.

Рассмотрим каждый из них в отдельности.

При механическом способе очистки происходит отстаивание и фильтрация сточных вод. Один из минусов этого метода — вода не очищается от растворенных органических загрязнений. Поэтому сооружения механической очистки (отстойники, песколовки, решетки и сита) чаще всего используются в качестве предварительной ступени перед биологической очисткой.

Химический способ очистки сточных вод основан на применении различных реагентов, при воздействии которых растворенные примеси образуют труднорастворимые соединения, в последствие выпадающие в осадок. Однако используемые реактивы стоят довольно дорого, и кроме того, требуется соблюдать их точную дозировку. Поэтому химический метод, в основном, применяют для очистки производственных сточных вод.

Также следует учитывать, что ни механический, ни химический способы очистки не решают проблему утилизации отходов. Поэтому более подробно остановимся на биологическом методе очистки. Загрязненные воды, поступающие в водоотводящую сеть от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания отличаются относительным постоянством их состава. Большое количество органических веществ в них создает благоприятную питательную среду для микроорганизмов (бактерий), которые способны поглощать в процессе своей жизнедеятельности различные органические вещества. Именно на этом свойстве основан биологический метод очистки бытовых стоков. В процессе дыхания микроорганизмов вредные органические вещества окисляются, и распадаются на безвредные. Благодаря этому воды теряют склонность к загниванию, становятся прозрачными, значительно снижается их бактериальное загрязнение.

В биологической очистке сточных вод участвуют бактерии, которые в зависимости от их характера взаимодействия с кислородом делятся на две группы: аэробные (жизнедеятельность которых поддерживает растворенный в воде кислород) и анаэробные (развивающиеся в отсутствии свободного кислорода).

Анаэробная (без доступа воздуха) очистка осуществляется в железобетонных емкостях (метантенках, септиках, двухъярусных отстойниках), где происходит процесс брожения органических загрязнителей при помощи метанобразующих бактерий. Основной недостаток анаэробной очистки — это выделение биогаза (метана), и, как следствие, образование неприятных запахов, что не только неприятно, но и небезопасно.

В основе действия большинства современных очистных сооружений — использование аэробных процессов. Аэробная очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации, в биологических прудах, каналах, на биофильтрах, в специальных емкостях — аэротенках.

Для строительства автономных систем канализации наиболее удобны биофильтры или аэротенки. В этих системах искусственно создаются такие условия, при которых жизнедеятельность микроорганизмов происходит наиболее интенсивно. Рассмотрим подробнее, в чем заключается принцип их действия, и отличия друг от друга.

Биофильтр представляет собой резервуар с двойным дном, наполненный крупнозернистым фильтрующим материалом (керамзитом, шлаком, гравием и др.). Сточная вода, проходя через фильтрующий материал, образует на его поверхности биологическую пленку из скоплений микроорганизмов, разрушающих органические вещества сточных вод.

Аэротенк — резервуар, в который осуществляется интенсивная подача воздуха (этот процесс называется аэрация). Во время биологической очистки в аэротенке из взвешенных в сточной жидкости частиц с размножающимися на них микроорганизмами создается активный ил, который значительно ускоряет и улучшает процессы окисления и очистки сточных вод, поглощает органические вещества и бактерии. Микробы, в том числе и болезнетворные, адсорбируются активным илом, погибают или становятся его активными агентами. Аэротенк от биофильтра отличается большей поверхностью фильтрующего слоя. А наличие устройства для подачи воздуха обеспечивает высокую окислительную мощность. Общепризнано, что аэротенк — это наиболее эффективное сооружение биологической очистки хозяйственно-бытовых стоков. Уже на протяжении многих лет он широко применяется на больших станциях очистки сточных вод.

Сегодня на российском рынке представлено значительное количество современных очистных систем отечественного и импортного производства. Однако, без специальных знаний оценить преимущество той или иной из них и сделать правильный выбор очень сложно. К стратегии выбора надо подойти тщательно и серьезно, поскольку очистная система приобретается и устанавливается надолго, не на один десяток лет. Первым этапом в этом направлении должен быть поиск торговой компании, компетентной в области инжиниринга и строительства очистных сооружений, способной обеспечить грамотное проектирование, качественный монтаж, техническую поддержку и обслуживание в период эксплуатации. От этого будет зависеть бесперебойная работа локальной системы очистки (ЛОС) и, конечно, комфорт в Вашем доме. Целесообразно получить у менеджеров компании несложную, но полезную информацию о выбранной системе:

  • сведения о полноте проведения очистного процесса (очистка, доочистка, водоотведение) и эффективности очистки сточных вод;
  • наличие гигиенического заключения;
  • срок службы и качество материалов;
  • легкость и безопасность обслуживания.

Окончательное решение вопроса принимается на основании изучения местных условий и зависит от многих составляющих:

  • типа почвы, ее гранулометрического состава, влагоемкости и водопроницаемости;
  • уровня грунтовых вод и его сезонных колебаний;
  • глубины промерзания почвы (средне- многолетние, максимальные и минимальные значения);
  • размера участка и характера его рельефа (выровненный, волнистый);
  • режима эксплуатации системы (сезонный,круглогодичный);
  • расположения водозаборных сооружений.

До недавнего времени, любые попытки производить небольшие аэротенки (для применения их в качестве очистных станций для загородных домов или небольших коттеджных поселков) приводили к повышению стоимости оборудования, либо понижалось качество очистки. Решить эту проблему удалось чешскому инженеру Яну Тополу, который разработал установки глубокой биологической очистки «ТОПАС».

Установки очистки сточных вод (УОСВ) модельного ряда «ТОПАС» разработаны на основе опыта больших станций очистки сточных вод с мелкопузырчатой аэрацией, как прерывистой, так и непрерывной. Вышеупомянутые процессы совмещаются в этой установке.

Уникальная технология, простой монтаж, компактность системы, бесшумный самоочищающийся автоматический режим работы с минимальными требованиями и затратами по обслуживанию, сигнализация о нормальной работе УОСВ и качественная очистка воды (98%) — вот факторы определяющие неоднократное завоевание УОСВ «ТОПАС» призовых мест на международных выставках (в 1996, 1998, 1999 и 2001 гг.) и признание этой установки в Германии, Канаде, Чехии, Словакии и России, подтвержденное сертификатами этих стран. Установки поставляются готовыми к применению, имеют небольшие размеры, малый вес и представляют собой единый корпус, изготовленный из полипропиленовой панели с вспененным внутренним слоем, что придает им необходимую прочность и препятствует коррозийному разрушению от агрессивного воздействия сточных вод. Монтаж «ТОПАС» не требует значительных инженерных работ, специальной техники и квалифицированных исполнителей. Необходимо лишь произвести заглубление установки в почву, подсоединение сточного трубопровода и кабеля электрического питания для малогабаритного и экономичного магнитно-индукционного компрессора японского производства.

Установки внутри поделены на ряд технологических емкостей выполняющих следующие функции:

  • накопление и уравнивание стоков;
  • аэрация;
  • биологическая очистка с использованием активного ила;
  • накопление излишков активного ила;
  • отстойник чистой воды.

Разделение функций происходит в зависимости от положения поплавкового переключателя уровня воды в накопительной емкости.

Установки «ТОПАС» выпускаются разных типоразмеров в зависимости от водопотребления и количества обслуживаемых потребителей.

Очистные сооружения BIOTAL производятся в Москве по лицензии чешской фирмы Teterja Alexandr ing. с апреля 2000 г. За это время система показала себя надежным и удобным устройством для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод как для отдельно стоящего здания, так и целого коттеджного поселка.

Установка изготовлена из полипропилена. Он химически не активен, не подвержен коррозии, не пропускает влагу, имеет небольшие габариты и малый вес. Благодаря этим свойствам срок эксплуатации очистного сооружения составляет 25-50 лет, а затраты на строительно-монтажные работы относительно невелики.

Управление процессом очистки происходит при помощи микрокомпьютера, к которому подключены биореакторы, аэробный стабилизатор, автоматический дозатор, компрессор, аэраторы, эйрлифты. Это позволяет оптимизировать происходящие процессы с точки зрения энергозатрат и ресурса техники.

Все внутренние элементы системы съемные. В случае ремонта или обслуживания установки откачка сточных вод не требуется.

Еще одной отличительной особенностью BIOTAL от аналогичных систем является наличие двух экономичных режимов, с помощью которых возможно сократить потребление электроэнергии до 70%. В случае отключения электроэнергии установка не теряет функциональности — она продолжает работать как пятиступенчатый отстойник, по-прежнему обеспечивая очистку сточных вод от жиров и поверхностных нечистот (главных врагов дренажных систем). При возобновлении электропитания система автоматически начинает работать в прежнем режиме.

Некоторые преимущества системы BIOTAL:

  • для удаления продуктов очистки не требуется ассенизационная машина, поэтому установка может располагаться в любом месте;
  • в процессе эксплуатации не используются расходные материалы;
  • автоматизация управления при помощи компьютера;
  • габаритные размеры системы сравнительно малы, что снижает объем строительных работ и занимаемую площадь;
  • возможность проведения монтажа без применения тяжелой техники, т.к. масса системы — от 150 до 280 кг.
  • низкое электропотребление.

Источник: журнал "С.О.К.-Маркет", №4(7) апрель 2006