В статье автор рассматривает особенности биологических методов очистки сточных вод, их преимущества по сравнению с альтернативными способами, а также сравнивает аэробные и анаэробные системы с точки зрения эффективности, условий эксплуатации и побочных продуктов.
Ключевые слова : биологическая очистка, аэробный, анаэробный, аэротенк, активный ил.
Методы биологической очистки обладают рядом существенных достоинств по сравнению с другими способами удаления загрязнений. Благодаря деятельности микроорганизмов органические вещества в сточных водах разрушаются до безвредных соединений — в основном воды и газов, что способствует естественному круговороту элементов в экосистеме. В отличие от альтернативных методов, биологическая очистка не приводит к накоплению отходов и не трансформирует загрязняющие вещества в иные формы, что делает данный процесс практически безотходным. Также биологическая очистка требует сравнительно меньших финансовых затрат.
Очистка сточных вод на протяжении всего времени остается важнейшей задачей в обеспечении экологической и санитарной безопасности. Сточные воды подразделяются на следующие категории:
- производственные — образуются в ходе технологических операций, при эксплуатации оборудования, производстве деталей и материалов;
- бытовые — возникают в результате функционирования санитарных узлов в жилых и производственных зданиях;
- атмосферные — включают дождевые и талые воды.
Наибольшие трудности при очистке вызывают именно производственные и бытовые сточные воды. Сегодня всё больше промышленных предприятий переходят к закрытым системам водооборота, позволяющим повторно использовать воду, тем самым сокращая объемы водозабора из природных источников и потери в процессе.
Биологические методы очистки условно делят на аэробные и анаэробные. Среди аэробных наиболее широко распространены такие установки, как аэротенки и биофильтры. В аэротенках основную роль играют микроорганизмы, за счет взаимодействия которых формируется активный ил. Биологическая очистка осуществляется в ходе продвижения активного ила и сточной жидкости по коридору аэротенка [1, С. 95–101]. Сведем различия аэробных и анаэробных методов в таблицу 1.
Таблица 1
Сравнение анаэробных и аэробных систем очистки [2, C. 18–20]
Параметр |
Аэробный метод |
Анаэробный метод |
Условия применения |
Применяется при высокой концентрации органических загрязнений (ХПК > 1500 мгО₂/дм³) и тёплой воде (выше 25 °C) |
Эффективен при средних и низких концентрациях загрязнений. Может работать в холодной воде |
Устойчивость процесса |
Активный ил способен сохранять активность без поступления новых стоков |
Без притока свежих сточных вод биомасса быстро теряет активность |
Удаление азота и фосфора |
Существенное удаление этих элементов не обеспечивается |
Возможно включение этапов для удаления азота и фосфора |
Площадь сооружений |
Сооружения компактные |
Необходима большая площадь |
Количество избыточного ила |
Образуется немного ила (приблизительно 0,04 кг биомассы/кг ХПК) |
Образуется много ила (до 0,5 кгбиомассы/кг ХПК), требуется дальнейшая обработка |
Энергозатраты |
Требуется незначительное количество электроэнергии |
Потребление энергии выше, особенно на стадии аэрации |
Затраты и эксплуатация |
Характерны высокие капитальные вложения, низкие эксплуатационные расходы |
Капитальные затраты ниже, эксплуатационные расходы выше |
Побочные продукты |
Образуется биогаз, который может быть утилизирован или использован как топливо |
Дополнительных полезных продуктов не образуется |
В отличие от аэробных систем, полная стабилизация органических веществ в анаэробных установках невозможна. Поэтому после проведения анаэробной обработки, как правило, требуется дополнительная аэробная стадия. Остаточные отходы, образующиеся в результате анаэробной очистки, содержат растворимые органические вещества, которые эффективно перерабатываются с помощью аэробных методов. Это обосновывает целесообразность использования комбинированных систем, объединяющих анаэробные и аэробные установки [3, C. 11].
Биологические методы очистки сточных вод обладают рядом важных достоинств: они отличаются низким уровнем энергопотребления, способны работать автономно, а образующийся в процессе активный ил может в дальнейшем использоваться в качестве удобрения. Кроме того, такие методы не предполагают применения вредных химических реагентов и позволяют получать очищенную воду без примесей и взвешенных частиц.
На сегодняшний день биологическую очистку можно назвать наиболее эффективным и экологически безопасным способом водоочистки, это связано с обеспечением высокого уровня удаления загрязнений и уровнем химических рисков.
Литература:
- Максимов С. П., Алексеев И. А. Обзор методов биологической очистки сточных вод // Технические науки — от теории к практике, 2014. № 41. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-metodov-biologicheskoy-ochistki-stochnyh-vod
- Карякин М. А., Вайссер Томас. От очистки сточной воды аэробным способом до получения из нее энергии. Производство соков, концентратов и напитков в России // Пиво и напитки, 2006. № 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ot-ochistki-stochnoy-vody-aerobnym-sposobom-do-polucheniya-iz-nee-energii-proizvodstvo-sokov-kontsentratov-i-napitkov-v-rossii
- Samer, Mohamed. Biological and Chemical Wastewater Treatment Processes’. — Wastewater Treatment Engineering, 2015.