Биологические методы очистки воды

Для понимания этих методов полезно сделать исторический обзор. Уже в древности фекальные сточные воды вносились на поля, где под действием микроорганизмов шел аэробный процесс разрушения органических соединений. Остававшиеся при этом минеральные биогены служили удобрением для сельскохозяйственных культур. Недостатки метода заключаются в распространении неприятного запаха и накоплении в почве плохоразрушаемых остатков, что отрицательно сказывается на ее воздухопроницаемости. Кроме того, с фекалиями могут распространяться различные возбудители заболеваний и паразиты.

Только с середины XIX в. приступили к очистке сточных вод, особенно в городах, используя в качестве отстойников пруды или озера с большой поверхностью. Органические вещества перерабатываются микроорганизмами при участии растворенного в воде кислорода. При этом собирающийся на дне ил подвергается медленному процессу гниения (анаэробное разложение), при этом выделяются ядовитые газы.

С ростом объемов сточных вод выявилась необходимость усовершенствования методов очистки за счет увеличения производительности. В современных биологических очистительных установках сначала проводят предварительную механическую очистку. Для этого сточные воды пропускают через ряд сит, где отделяют грубые составные части. Затем воды с малой скоростью пропускают через одну или несколько ловушек, в которых оседает увлеченный водой песок, а при необходимости отделяют нефтепродукты и масла. Более подробно эти процессы будут рассмотрены в следующей главе.

Последняя стадия очистки – биологическая. Через воду интенсивно пропускают воздух, сама вода смешивается с биологически активным илом, богатым микроорганизмами, чтобы возможно быстрее достичь разложения органических загрязнителей. Достаточного обеспечения воды кислородом можно добиться различными методами (рис. 3). При всех методах вода должна находиться в постоянном движении, чтобы было оптимальное распределение микроорганизмов между добавленным илом и обогащенной кислородом водой.

После микробиологического разложения органической части воду оставляют в отстойнике. Здесь оседают хлопья, образованные трудно распадающимися веществами и колониями бактерий. Такие образования могут плавать на поверхности, если они содержат пузырьки газа. Как осевший, так и плавающий ил постоянно убирают. Ил частично переходит к новым порциям сточных вод, остальной ил обрабатывают таким образом, чтобы уничтожить патогенные бактерии и яйца паразитов и предотвратить дальнейшее гниение.

Современные методы обработки сточных вод ускоряют процесс разложения в 240 раз по сравнению с природными условиями.

Биологически очищенные воды либо поступают в отстойники, либо направляются в рыборазводные пруды, в которых происходит дальнейшая очистка, состоящая, прежде всего в том, что растения усваивают выделенные минеральные вещества и в спокойной воде на дно оседают отмершие микроорганизмы. Однако эта стадия используется не всегда, в результате сточные воды после биологической очистки содержат большое количество нитратов и фосфатов, которые являются причиной эвтрофизации водоемов.

Ил, образующийся при каждой биологической очистке, может подвергаться различным методам дальнейшей переработки. Раньше его помещали на осушительные грядки, где он терял воду и превращался в крошку. Этот субстрат использовался для улучшения качества почвы в садоводстве. Однако от такого применения, несмотря на положительные качества ила, рекомендуют воздерживаться, так как выяснено, что полученный ил содержит не только тяжелые металлы, но и следы диоксинов. Поэтому чаще всего ил просто сжигают после предварительной просушки. Необходимо все же отметить, что действие на окружающую среду газов, образующихся при сжигании ила, изучено недостаточно, и, таким образом, метод сжигания нельзя считать лучшим решением вопроса.

Другая возможность дальнейшего использования ила заключается в его сбраживании в специальных башнях без доступа воздуха. Получающийся при гниении биогаз содержит около 60-70% метана, который после удаления аммиака и сероводорода может быть использован для отопления и выработки электроэнергии.