Сооружения для биологической очистки сточных вод
Биологическая очистка применяется для удаления из сточных вод основной массы коллоидных и растворенных примесей органического происхождения.
Биологическая очистка может производиться в естественных и искусственных условиях [ 2 ].
Для биологической очистки в естественных условиях применяют поля орошения, поля фильтрациии биологические пруды. Процесс минерализации органических веществ в этих условиях происходит под действием аэробных бактерий, живущих в верхний слоях почвы или в воде водоемов.
Для биологической очистки стоков в искусственных условиях применяют биофильтры и аэротенкиразличных типов. Процесс очистки в этих сооружениях идет интенсивнее, чем в естественных условиях.
Поля орошения и поля фильтрации. Полями орошения называют специально подготовленные участки земли, на которых одновременно производится биологическая очистка сточных вод и выращивание сельскохозяйственных культур. Поля орошения делятся на коммунальные и земледельческие.Поля фильтрации предназначены только для очистки сточных вод.
Очистка сточных вод на полях орошения и полях фильтрации происходит в процессе их фильтрации через почву. При этом на частицах почвы оседают органические загрязнения сточных вод, образуя биологическую пленку, густо заселенную аэробными бактериями. Биопленка адсорбирует на своей поверхности растворенные и коллоидные примеси органического происхождения и подвергает их биохимическому окислению в присутствии кислорода. Процессы биохимической очистки протекают в почве на глубине до 1,5 м, но наиболее интенсивно они идут в верхних слоях почвы на глубине 0,2…0,3 м, где имеется достаточное количество кислорода.
Принцип устройства и работы полей орошения (рис. 20) состоит в следующем. Сточная вода, предварительно очищенная на сооружениях механической очистки 1: решетках, песколовках и отстойниках, с помощью насосной станции 2 перекачивается в подземную распределительную сеть из асбестоцементных труб 3, уложенных на глубине 0,7…1,2 м. На сети устроены колодцы 4, к которым во время полива присоединяют оросительный трубопровод 5, собираемый из легких переносных труб. К оросительному трубопроводу присоединяют сборно-разборный поливной трубопровод 6 из алюминия или пластмассы с отверстиями для выхода воды на поля орошения.
Нагрузка сточных вод на поля орошения принимается небольшая от 5 до 20 м3/сут на 1 га, что дает возможность подавать воду на поля круглогодично, не устраивая на них дренажную систему.
Наилучшими грунтами для устройства полей орошения и фильтрации являются песчаные и супесчаные, также возможно устройство полей на суглинках, тощих глинах и черноземных почвах.
Рис. 20. Схема устройства полей орошения:
1 - комплекс сооружений для механической очистки стоков: решетки, песколовки, отстойники; 2 – насосная станция; 3 - распределительная сеть из асбестоцементных труб; 4 – колодцы; 5 - оросительный трубопровод, собираемый из переносных труб; 6 – поливной трубопровод из алюминия или пластмассы.
Биологические прудыпредставляют собой земляные проточные резервуары глубиной от 0,5 до 1 м, состоящие из 2…5 последовательно расположенных секций. Биологические пруды устраивают на водонепроницаемых или слабофильтрующих грунтах. В зависимости от назначения пруды могут использовать как самостоятельное сооружение для биологической очистки сточных вод, предварительно прошедших механическую очистку или для доочистки воды после искусственных биологических очистных сооружений.
Пруды для биологической очистки предварительно отстоянных сточных вод устраивают в районах со среднегодовой температурой воздуха более +10о С для круглогодичной их работы или в средней полосе – для сезонной работы.
Пруды для доочистки сточных вод устраивают в любых климатических районах (кроме районов Крайнего Севера) при необходимости обеспечения повышенной степени очистки сточных вод со снижением БПК20 ниже 15 мг/л.
Очистка сточных вод в биологических прудах происходит аналогично процессам самоочищения водоемов. Кислород, необходимый для биохимического окисления органических веществ, поступает в воду из атмосферного воздуха за счет реаэрации. Время пребывания сточной жидкости в прудах биологической очистки предварительно отстоянных стоков составляет от 12 до 20…30 суток, в прудах для доочистки – не менее 2 суток.
Потребную площадь биологических прудов определяют из расчетной нагрузки на пруды, которая принимается для предварительно отстоянных стоков до 250 м3/га в сут, для биологически очищенных сточных вод - до 5000 м3/га в сут.
Для интенсификации процесса очистки сточных вод устраивают биологические пруды с искусственной аэрацией стоков в них – аэрируемые пруды. Аэрацию воды обычно производят в первых секциях прудов, либо путем подачи сжатого воздуха в них через перфорированные трубы или при помощи механических аэраторов. Искусственная аэрация сточных вод в прудах значительно повышает эффективность очистки.
Биологические фильтры -сооружения, в которых осуществляется биологическая очистка сточных вод при фильтрации их через слой крупнозернистого материала, поверхность зерен которого покрыта биологической пленкой, заселенной аэробными бактериями. В настоящее время применяют биофильтры непрерывного действия, на которые сточные воды подаются равномерно через небольшие интервалы. По производительности биофильтры непрерывного действия делятся на капельные, высоконагружаемые и башенные. По способу подачи воздуха они подразделяются на биофильтры с естественной вентиляцией и искусственной вентиляцией (аэрофильтры).
Биофильтры представляют собой прямоугольные или круглые в плане резервуары из кирпича или бетона с двойным дном. На верхнее дырчатое дно 9 в виде колосниковой решетки укладывают фильтрующую загрузку 4 из гальки, щебня, прочных горных пород, керамзита или пластмассы. Нижнее сплошное дно 7 располагается на расстоянии 0,4…0,6 м от дырчатого дна и служит для сбора профильтрованной воды. Дну придают уклон не менее 0,01 в сторону сборного лотка. Схема устройства биофильтров представлена на рис. 21.
Принцип работы биофильтров состоит в следующем. Сточная вода из первичных отстойников самотеком или под естественным напором поступает в распределительное устройство, состоящее из дозирующего бачка 1 и распределительных труб 2 с насадками (спринклерами) 3. Дозирующий бачок периодически через 5…10 мин автоматически подает сточную воду в распределительные трубы, из которых через спринклеры стоки разбрызгиваются над загрузкой и фильтруются через нее сверху вниз. Время фильтрации сточных вод 1…2 ч. При этом органические загрязнения адсорбируются на биологической пленке, окисляются и менерализуются, при этом БПК сточных вод снижается до 15…20 мг/л (полная биологическая очистка). Профильтрованная сточная вода стекает в сборный лоток 8 и отводится во вторичные отстойники. Воздух для жизнедеятельности аэробных бактерий поступает в биофильтр естественным путем через окна в стенках поддонного пространства или нагнетается по трубопроводу 10 вентилятором.
Рис. 21. Схема устройства биофильтров:
1 - дозирующий бачок; 2 – распределительные трубы; 3 – насадки (спринклеры); 4 – фильтрующая крупнозернистая загрузка; 5 – двойное дно; 6 – стенки биофильтра; 7 - нижнее сплошное дно; 8 – сборный лоток; 9 – дырчатое дно; 10 – трубопровод подачи воздуха.
Аэротенкипредставляют собой длинные до 150 м прямоугольные в плане железобетонные резервуары глубиной Н = 3…5 м и шириной В = 3…10 м, по которым протекает сточная жидкость с примесью активного ила.
Активный илсостоит из хлопьев, густо заселенных аэробными бактериями, которые обладают способностью адсорбировать на своей поверхности органические загрязнения, окислять и минерализовать их в присутствии кислорода. Для поддержания жизнедеятельности аэробных бактерий и для для перемешивания активного ила с водой в аэротенки непрерывно подают воздух путем пневматической или механической аэрации. Время пребывания воды в аэротенке зависит от степени очистки. При полной биологической очистке оно составляет 6...12 ч, при неполной 1…4 ч.
Схема устройства аэротенка представлена на рис. 22.
Рис. 22. Схема устройства аэротенка:
1 – коридоры аэротенка; 2 – воздуховоды; 3 – фильтросные пластины.