Блоки пластиковой биозагрузки применяют в биоочистке сточных вод, их располагают внутри биореактров емкостей – организовывая поток так, чтобы стоки проходили через ББЗ.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. ПОНЯТИЕ «АКТИВНЫЙ ИЛ»

Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов активного ила перерабатывать органические составляющие и разрушать их до N2, H2O, СО2.

За основу взят природный процесс самоочищения, протекающий во всех водоёмах планеты исключающий биологическое загрязнение водоёмов. Основная задача в этом процессе это создание оптимальных условий для развития микроорганизмов: обеспечение оптимальных потоков, температурных режимов и наличия кислорода для дыхания и окисления.    

Метод более экономически выгоден, так как основным действующим составом является активный ил, который за счёт собственной окисляющей способности позволяет уменьшить затраты на реагенты. Он эффективно размножается в искусственных условиях и легко приспосабливается в случае изменения входящих показателей. Основным элементом, от которого зависит качество и скорость очистки, является активный ил.

Активный ил - это система микроорганизмов, выделяющих ферменты, под действием которых происходит окисление и расщепление органических загрязнителями.

Активный ил с биозагрузки под микроскопом

Научное описание микроорганизмов предложил в 1683 году Антон Левенгук, фактически открыв «третье царство» живой природы. Большая часть увиденных микроорганизмов являются одноклеточными. Они так же, как и все живое, растут и нуждаются в питании и энергии, которую тратят на синтез биомассы, воспроизводство белков ДНК и другие процессы. Питание и энергию они получают в результате метаболизма (обмена веществ).

Клетка активного ила всей своей поверхностью способна поглощать питательные вещества, которые содержатся в воде в растворенном виде. Метаболизм состоит из деструкции субстрата (выделение энергии) и конструирования клеточного вещества (потребление энергии). Данные процессы протекают благодаря ферментам (от латинского «fermentum» - закваска) – внутриклеточным катализаторам. С помощью ферментов, которые представляют собой белки, химические реакции внутри клетки протекают быстрее.

Биологическая очистка основана на постоянном введении субстрата (загрязнений) и выведении продуктов метаболизма в виде избыточного ила (осадка).

Большую роль в биологической деструкции загрязняющих веществ играют бактерии - хемотрофы.

Данные бактерии преобразуют сложные органические соединения в более простые -  углекислый газ и дополнительную биомассу.

Технологические процессы разделяются на аэробные, анаэробные и аноксидные. Они являются базовыми для очистки городских сточных вод и промышленных, с преобладанием биогенных органических загрязнений (пищевая отрасль).

В последнее время популярность набрали многоступенчатые схемы с чередованием зон «анаэробная - аэробная – аноксидная», способные одновременно очищать от органических загрязнений и от соединений азота.

Для очистки сточных вод используются различные формы бактериальных культур.

Бактерии всей поверхностью способны поглощать питательные вещества, которые содержатся в воде в растворенном виде. Процесс протекает в две стадии: деструкции субстрата (выделение энергии) и образования клеточного вещества (образования новых клеток). Данные процессы протекают благодаря ферментам- катализаторам, относящимся к белковым веществам.

Обязательным условием для биологической очистки является постоянное поступление биологических загрязнений, служащих питанием для микроорганизмов и выведения метаболитов и избыточного ила.  

По переработке технологические процессы разделяются на аэробные, анаэробные и аноксидные, которые являются базовыми для очистки городских сточных вод с преобладанием биогенных органических загрязнений.

Наибольшую эффективность показали многоступенчатые схемы с чередованием зон «анаэробная - аэробная – аноксидная», позволяющие наиболее полно очищать от органических загрязнений и соединений азота.

Виды простейших микроорганизмов

Простейшие микроорганизмы

По способу распределения различают биоценоз со свободной и прикрепленной (фиксированной) биомассой.

  • Свободная форма предусматривает развитие бактериальных культур в виде хлопьев, рассредоточенных в жидкости. Для того чтобы активный ил был во взвешенном состоянии, воде необходимо применение дополнительного механического перемешивания
  • Фиксированный метод основан на применении специального технологического оборудования, носителей (блоков биологической загрузки - ББЗ), на которых образуется пленка из бактерий

Есть еще смешанные культуры, когда бактерии фиксируются на плавающем носителе, таким образом, микроорганизмы прикреплены и одновременно находятся в свободном плавании.

ПРИКРЕПЛЕННАЯ И ПЛАВАЮЩАЯ АКТИВНАЯ БИОМАССА

Разберём основные способы повышения интенсификации процесса биологической очистки.

По вариантам контакта очищаемой воды и биоценоза различают комплексы со свободноплавающей и прикрепленной (иммобилизованной) микрофлорой. В последнее время эти два процесса совмещают в одном аппарате, что позволяет обеспечить комфортные условия для развития биоценоза и уменьшить размеры очистных сооружений и как следствие капитальные затраты.

Очистка в биореакторах происходит путем пропускания стоков через разнообразные загрузки, биопленка на которых поглощает питательные вещества (субстраты) из водной массы. Таким образом биоценоз простейших и актиномицетов проводит гидролиз сложных веществ загрязнений до безопасных воды, углекислого газа, азота.

Со временем толщина биопленки возрастает за счёт образования новых организмов и они отпадают с поверхности загрузки и выводятся из системы посредством применения специализированных устройств – эрлифтов или конусных конструкций в нижней части аппаратов.

Загрузочные материалы различаются по конструкции и внешнему виду, но принципиально их можно разделить на две модификации: стационарные (регулярные) и плавающие (не регулярные).

Все предлагаемые на рынке виды загрузок можно отнести к этим видам, так что рассмотрим преимущества и недостатки каждой из них.

Плавающая загрузка конструктивно представляет пластиковые кольца или трубки, с перегородками или без них, на которых закрепляется плёнка. Трубки засыпаются в аэротенки, где за счёт направленного потока и подачи воздуха перемещаются в различном направлении, образуя «кипящий слой».

К преимуществам можно отнести большую удельную поверхность и способность самочищения внешней поверхности.

Из недостатков стоит отметить склонность к забиванию внутренней части с последующим загниванием и вторичным загрязнением, сложность внутренней очистки, сложность равномерного распределения загрузки по объёму биореактора.

Стационарная загрузка представляет собой блоки, размещённые и закреплённые над системами аэрации. Через них направляются потоки стоков,  загрязнения которых являются питанием для бактерий.

Используя метод биологической очистки сточных вод, чаще всего применяется стационарная загрузка. Это обусловлено тем, что она имеет более длительный срок службы, требует меньшего ухода и очистки, а процесс регенерации проходит естественным путем. Отмирающие клетки, открепляясь, выпадают в осадок и далее выводятся из системы. Это позволяет живым и активным микроорганизмам быть в постоянном контакте с органическими составляющими сточных вод. Данное положительное качество позволяет значительно сократить расход подачи воздуха в аэротенки. В случае установки в анаэробной зоне, благодаря выше приведенным качествам, сокращается количество проведения плановых замен загрузки в десятки раз. При активном обрастании биомассой достаточно кратковременной подачи воздуха (1 – 2 секунды) в зону установки, в результате чего омертвевшие клетки опадают на дно, а активные получают питание.

ПРИНЦИП РАБОТЫ БИОЗАГРУЗКИ В ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

Известно, что наполнитель для очистных сооружений ББЗ 5.5.5 способно заселять большинство микроорганизмов в фазе роста. Их прикрепление осуществляется с помощью экзополимеров, синтезируемых бактериями. Закрепившись на сетке, они начинают активно размножаться до образования пленки определенной толщины.

Толщина биопленки на блоках сотовой загрузки ББЗ может достигать  2-3 мм, в результате чего происходит расслоение видов бактерий, т.е. на верхней поверхности образовываются аэробные бактерии, а на внутренней – анаэробные. Благодаря такой способности процессы окисления органики восстановления соединений азота происходят более эффективно. Со временем омертвевшие клетки отпадают с поверхности загрузки и выводятся из системы посредством применения специализированных устройств – эрлифтов.

Эффективность биозагрузки обосновывается тем, что в биопленках фиксированные микроорганизмы демонстрируют в основном более высокую специфическую активность, чем в свободных культурах. Происходит более эффективное поглощение растворенных и дисперсных органических загрязнений и очищение стоков. Ускоряется процесс нитро-денитрификации. Они гораздо жизнеспособнее и не так чувствительны к токсичным загрязнениям. Проходя через блоки ББЗ, из воды поглощаются растворенные и нерастворенные примеси органического и неорганического происхождения.

Органические вещества при попадании на биопленку окисляются и используются бактериями в качестве питания. За счет этого происходит рост и самовоспроизводство активной биомассы. Омертвевшие клетки биопленки вымываются вместе со стоками, тем самым предотвращая заиливание.

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП на очистные сооружения и гарантированную скидку

Отправить заявку

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ББЗ В АЭРОТЕНКАХ

Биологическая очистка стоков от загрязнений, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях, происходит в специальных сооружениях – аэротенках  -  и осуществляется сообществом различных микроорганизмов. Они с помощью выделения ферментов расщепляют органические вещества до простых неорганических, в конечном счете до Н2О и СО2.

В аэрационных реакторах ил находится во взвешенном состоянии в виде отдельных хлопьев. Причем от концентрации этих хлопьев и зависит интенсивность биологического метода очистки.

Если нагрузка на ил по загрязняющим веществам высока, то вероятность обеспечить нужную степень очистки и нужное качество воды на выходе мала, т.к. ила может не хватить для окисления органики. Малая нагрузка также нежелательна, так как ил будет самоокисляться, и произойдет снижение рабочей дозы его в аэротенке.

Для поддержания оптимального соотношения между дозой и нагрузкой в биореакторах необходимо использовать технологическую загрузку, на которой происходит развитие прикрепленной микрофлоры.

Факторы эффективной работы блоков биологической загрузки

Многие аэротенки, построенные в советское время, находятся в эксплуатации без проведения реконструкции длительные сроки. Они устарели и не соответствуют современным природоохранным требованиям, предъявляемым к очистке и обеззараживанию сточных вод, не обеспечивают  достижение нормативных показателей на выпуске с очистных комплексов в водоем рыбохозяйственного назначения.

При проведении реконструкции коридорных аэротенков, которые раньше пользовались особой популярностью при строительстве очистных сооружений, необходимо установить полипропиленовую загрузку, которая представляет собой сетчатый блок размерами 500х500х500 мм. Внутри блоков будет развиваться активная биомасса, улучшаться процесс очистки. Она предотвращает вынос взвешенных частиц из системы и поддерживает необходимую дозу активного ила, способствуя очищению загрязнений высокой концентрации. Благодаря подобным действиям увеличивается площадь активной поверхности, и снижаются эксплуатационные затраты на обслуживание.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ББЗ В БИОФИЛЬТРАХ

Еще одна отрасль применения биозагрузки – биофильтры, например, в установках замкнутого водоснабжения для разведения рыб. Особое внимание необходимо уделить экологическому состоянию вод. Для этого используют либо естественные водоемы, либо, в последнее время, оборудование замкнутого цикла, включающее систему водоочистки использованной воды с возвратом ее обратно в емкости для выращивания рыбы.

Как и у всего живого, у рыбы образуются продукты жизнедеятельности, вода постепенно становится непригодной для разведения, мутной, заиливается, поэтому ее необходимо очищать.

Разведение в замкнутых установках позволяет контролировать весь процесс и исключать влияние климатических условий. Размещённая в биофильтре загрузка эффективно удаляет аммиак и нитриты, позволяет сохранить здоровую водную среду для размножения и роста рыбы.

Установки замкнутого водоснабжения для разведения рыбы можно изготовить самостоятельно: сделать бассейны, в которых выращивается рыба, и самодельный биофильтр для очистки воды. В качестве фильтра можно применить существующую емкость, подвести к ней аэрационную систему, установить наполнитель очистных сооружений. Установка готова к работе.

Биозагрузка устанавливается в емкость таким образом, чтобы между ней, стенками и дном оставались промежутки для прохождения воды и исключения образования осадка на дне сооружения. На ней наращивается биомасса, тем самым происходит поддержание необходимой дозы активного ила в системе для окисления органики.

Многочисленные исследования показали, что для того чтобы эффективно удерживать биомассу, нет необходимости весь биофильтр заполнять загрузкой. Для этого достаточно заполнить его часть 25-40% от его рабочей высоты. При этом экономится загрузка, увеличивается степень очистки.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ББЗ В СЕПТИКАХ

В связи с развитием экологической культуры, жители загородных домов начали активно задумываться об очистке образующихся сточных вод. Особенно остро вопрос интересует тех, кто пользуется собственными скважинами, ведь без проведения предварительной очистки и использовании выгребных ям, возникают процессы гниения с выделением ядов. Атмосферные осадки, выступая в качестве проводника, уносят с собой большое количество образовавшихся вредных веществ глубоко в землю, тем самым заражая подземные реки. Не сложно понять масштаб бедствия, если средняя застройка состоит из 100 и более домов.

Биозагрузка Ббз

Решением для очистки стоков является установка простейшего септика, представляющего из себя емкость, внутри которой закладывается биологическая загрузка. Устанавливая блоки биозагрузки, можно сократить объем сооружений, тем самым рационально использовать существующие площади. Биоблок состоит из сетчатых пластин, размер каждой составляет 500 х 500 х 40 мм (Д х В х Ш). Для септиков можно набрать любое их количество и устанавливать даже в радиальные емкости.

ЦЕНА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЗАГРУЗКИ

На рынке представлен достаточно широкий выбор биологических загрузок. Часть из них отходит  на задний план ввиду того, что появляются новые, более эффективные, удобные в использовании, более долговечные и по итогам наиболее экономически целесообразны.

  1. Традиционные (устаревающие) - это доменный кокс, гранитный щебень. Они имеют слабый индекс пустот (около 50%), происходит их быстрое заиливание, вследствие чего резко снижается активная поверхность. Работа с данными материалами не удобна и требует больших вложений.
  2. Современные полимерные загрузки, отличающиеся значительной удельной поверхностью (от 80 до 220 м2/м3), повышенной пористостью (часто больше 90%) и совершенно малым весом.

Они обладают достаточной механической прочностью и износостойкостью, самоочищаются за счет того, что омертвевший слой сам отторгается и выводится из системы. Применение загрузки позволяет увеличить мощность установки, при этом не увеличивая ее размеры.

Блоки биологической загрузки (ББЗ) должны производиться исключительно из первичного полимерного материала. Изготовление из вторичного, переработанного сырья резко снижает качественные характеристики изделия и его экономическую целесообразность.

ББЗ производства ООО «НПО «Агростройсервис» изготавливается в виде двойных сетчатых пластин сотовой структуры. Данное решение позволяет регулировать размер общего блока путем соединения гибкими связями. Стандартный размер ББЗ, удобный для перевозки и погрузо-разгрузочных работ составляет 500х500х500 мм. По запросу размер блока может быть изменен на стадии производства на нашем заводе.

Благодаря своему объемному сложению, биоценоз протекает по всему объему и с легкостью саморегенирируется при необходимости. Омертвевшие бактерии выпадают на дно, при этом не засоряют рабочее пространство и выводятся из системы для дальнейшей обработки.

Очистные сооружения, в которых установлена биозагрузка ББЗ 5.5.5, имеют следующие преимущества:

  • благодаря увеличению дозы ила в системе, позволяют сократить объем реакторов и занимаемые площади установок
  • полностью экологически безопасны, позволяют разместить установки очистки в черте города без каких-либо экологически неблагоприятных последствий
  • повышают степень очистки, и появляется возможность повторного использования воды на технические нужды городов, поселков
  • экономическая доступность блоков биологической загрузки сокращает стоимость очистных сооружений
  • упрощен монтаж очистных установок, так как загрузка состоит из легких блоков весом 2,5 кг размерами 500х500х500 мм, которые не требуют специального крепления. Достаточно установить их вручную плотно друг к другу на поддон с шагом не более 300 мм
  • уменьшены эксплуатационные затраты при ее использовании по сравнению с другими видами загрузки. Цеолитовые загрузки, например, требуют частой промывки (около 2 раз в день), поэтому дополнительно необходима установка промывки с насосами, лотки для отвода загрязненной воды, очистка данной воды. Сорбционные материалы требуют промывки с реагентами. К тому же эти виды загрузок необходимо периодически заменять
  • минимальный срок службы – 25 лет
Другие статьи