Очистка городских сточных вод. Этап биологической очистки.

Напомним, что полноценная технологическая схема очистки ГСВ должна включать в себя 4 основных процесса: механическую очистку, биологическую очистку, обеззараживание очищенной воды и обработку осадка. В ряде случаев могут применяться так называемые «урезанные схемы», в которых отсутствует какой-то процесс – это оправдано в  исключительных условиях.

ФАКТ 1 БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ – ЭТАП ОЧИСТКИ ГСВ, СЛЕДУЮЩИЙ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Биологическая очистка воды – ключевая и обязательная стадия очистки ГСВ. На объектах, где не используются методы доочистки, эта стадия определяет технологические показатели по загрязняющим веществам для всего процесса очистки сточных вод применительно к сбросу очищенной воды в водные объекты.
Задача биологической очистки СВ состоит в том, чтобы аналогично протекающим в водоемах естественным процессам самоочистки с помощью микроорганизмов биологически преобразовать многокомпонентные смеси из органических расщепляемых компонентов, качественный и количественный состав которых подвергается сильным колебаниям, в простые продукты, в частности в углекислый газ, а также дополнительную биомассу. Все встречающиеся в природе органические вещества могут быть расщеплены с помощью микроорганизмов.
Цель биологической очистки СВ состоит прежде всего в расщеплении органических углеродных соединений, а также в элиминировании азотистых соединений и фосфатов. Различают аэробное расщепление – биологическое окисление субстратов и анаэробное расщепление – биологическую редукцию компонентов.
Основное оборудование, используемое для биологической очистки, приведено в таблице 1

Таблица 1

Биологическая очистка любого типа обладает существенной эффективностью в отношении тяжелых металлов, а также специфических органических загрязнений. Активный ил биологических ОС включает три составляющие — биологическую, органическую (вне биомассы) и неорганическую, каждая из которых способна связывать ионы тяжелых металлов из водных сред. Микроорганизмы поглощают металлы в основном поверхностью клеток за счет физического и химического взаимодействия с поверхностью полисахаридного биополимерного геля, окружающего клетки бактерий активного ила. Таким образом, задержание тяжелых металлов активным илом происходит в основном в результате процесса сорбции. В условиях большого неисчерпанного резерва биолого-химической сорбционной системы активного ила остаточную несорбированную концентрацию веществ определяют ее физико-химические параметры. 

ФАКТ 2 ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НЕОБХОДИМЫМ КОЛИЧЕСТВОМ КИСЛОРОДА ПОДАЕТСЯ СЖАТЫЙ ВОЗДУХ

Для протекания биохимических процессов в аэротенках и затопленных биофильтрах, а также некоторых процессов доочистки, концентрация растворенного кислорода не должна быть менее установленных величин. Для обеспечения биореакторов биологической очистки (аэротенков, затопленных биофильтров) кислородом для проведения процессов окисления загрязнений применимы различные методы: пневматическая, механическая, струйная аэрация и др.
Однако на подавляющем большинстве существующих в Российской Федерации объектов используется пневматическая аэрация, подразумевающая подачу сжатого воздуха. Для подачи воздуха на дно сооружений необходимо сжать большие объемы воздуха до избыточного давления 0,5–0,8 атм.
Так как подача воздуха в аэротенки является основной статьей энергозатрат процесса очистки ГСВ, то важной задачей данного подпроцесса является подача в биореакторы оптимально необходимых объемов воздуха с целью экономии расходуемой энергии.

Рис. 2  Аэротенк

ФАКТ 3 ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ НЕОБХОДИМО ОТДЕЛИТЬ ОЧИЩЕННУЮ ВОДУ ОТ АКТИВНОГО ИЛА

После окончания очистки в биофильтре очищенная вода содержит частицы вынесенной отмершей биопленки, которую необходимо отделить и направить на обработку. Для этих обеих целей применяют гравитационное илоразделение. Перечень наиболее распространенного оборудования для илоразделения приведен в таблице 2.

Примечание: Илоразделение в отдельно расположенных вторичных отстойниках не является обязательным. Этот же процесс осуществляют в зонах отстаивания, встроенных в единый аэротенк-отстойник, что позволяет отказаться от использования систем сбора осевшего ила, и, в ряде случаев, его рециркуляции. Этот принцип использован в различных конструкциях компактных установок. В современных технических решениях илоразделение интенсифицируется за счет использования взвешенного слоя оседающего ила.

Рис. 3  Отстойник

Сокращения, используемые в статье:
ГСВ – городские сточные воды
ОС – очистные сооружения

При написании статьи использовались материалы пособий: «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов», «Очистка промышленных сточных вод», СпБ: Новый журнал