Биологические пруды: определение, классификация, типы, процессы и биологическое очищение вод
С каждым годом отмечается рост водопотребления, что связано с увеличением количества жителей большинства регионов страны, а также продолжающимся ростом промышленности. Это ведет к тому, что загрязнение окружающей среды сточными водами также возрастает, ставя перед экспертами непростую задачу – как с наименьшими потерями для прогресса причинять природе как можно меньший вред. Возникает необходимость разработки эффективных методик очистки сточных вод, к числу наиболее результативных из них относится создание биологических прудов. Познакомимся с ними поближе, узнаем суть этого термина, разновидности и специфику обустройства и применения.
Понятие
Искусственно созданные водоемы сейчас не являются редкостью. А биологические пруды относятся к их числу, однако от других разновидностей их отличает назначение – в таких прудах создаются максимально приближенные к естественным условия, в которых будет производиться самоочищение сточных вод. Можно также встретить и другие наименования сооружений – лагуны, простые пруды, стабилизационные, пруды доочистки.
Основными «жителями» таких водоемов являются зеленые водоросли, которые активно выделяют кислород в ходе своей жизнедеятельности, а этот химический элемент, в свою очередь, ведет к ускорению распада органики. Кроме того, на процесс разложения оказывают влияние следующие группы факторов:
- Температура.
- Аэрация.
- Скорость воды.
- Жизнедеятельность бактерий.
Таким образом и происходит очистка воды – совершенно естественно и довольно быстро. Всего за 5 суток можно произвести полную очистку водоема. Кроме того, растения будут накапливать внутри себя тяжелые металлы, которые в природе подвергаются разложению в течение длительного времени.
Характеристика
Познакомимся с основными параметрами биопрудов:
- Оптимальная глубина невелика – от 0,5 до 1 метра.
- Форма – прямоугольник.
- Соотношение длины и ширины зависит от способа аэрации: если она искусственная, то пропорция 1:3, если естественная – 1:1,5.
Именно в таких условиях происходит массовое развитие планктонных водорослей и прочих полезных микроорганизмов. Для выполнения биопрудами своих непосредственных функций рядом с ними высаживают такие растения: тростник, аир, камыш, рогоз широколиственный, водный гиацинт и некоторые другие.
Продолжительность полезного использования этих сооружений – более 20 лет.
Разновидности
Биологические пруды для очистки сточных вод могут быть трех основных видов, информация о них для удобства восприятия представлена в формате таблицы.
Для биоочистки вод
Чаще всего сточные воды имеют предварительно отстоянный характер. Продолжительность нахождения жидкости – около 30 суток. Для получения лучшего эффекта чаще всего имеют 4-5 ступеней
Используются в случаях предварительной биоочистки, как один из ее этапов
Присутствует разбавление сточных вод: после предварительной очистки эти воды смешиваются со свежей речной водой (чаще в пропорции 1:3 или 1:5)
Кроме того, можно встретить и иную классификацию – деление на проточные и контактные, при этом первые, в свою очередь, могут быть много- и одноступенчатыми.
Также биопруды можно подразделить на три группы в зависимости от биотического круговорота: анаэробные, аэробные и факультативно-аэробные.
- Анаэробные чаще всего используются для частичной очистки воды. Проживающие в них живые организмы нуждаются в большом количестве кислорода. Существенным моментом таких водоемов являются неприятные запахи гниения.
- Аэробные являются самыми мощными по степени очистки, поскольку проживающие в них живые организмы, прежде всего – водоросли, принимают участие в окислении сточных вод.
- Факультативно-аэробные – промежуточный вариант, сочетающий в себе неприятный запах гнили и более эффективную очистку.
При многоступенчатой очистке в прудах последней ступени может разводиться рыба, чаще всего это карп.
Применение
Исследования доказали, что самой простой и при этом эффективной системой очистки воды является использование природных методов, в частности – растительных организмов. Для водорослей улучшение качества воды является естественной функцией, поскольку для нормальной жизнедеятельности им необходимы калий, фосфор и азот, а в корневой системе образуются микроорганизмы, отвечающие за окисление органики. На этих факторах и основана работа искусственных водоемов.
Биопруды используются как для самостоятельной очистки вод, так и в составе целых комплекса подобных сооружений, например, предваряя собой использование земледельческих полей орошения или для доочистки на станциях аэрации. Для очистки сточных вод биологические пруды предпочтительно применять в тех регионах, где температура воздуха составляет не менее +10 °С в среднем в течение года и умеренно влажный климат.
Санитарный надзор
Очистные сооружения, в том числе биопруды, находятся под постоянным санитарным контролем, задача в осуществлении которого выполняется санэпидстанциями. Контролировать состояние таких водоемов обязаны следующие специалисты:
С целью контроля используются различные виды исследований, включая бактериологическое. Также проверяется соблюдение мероприятий по предотвращению сброса сточных вод, не подвергнутых предварительной очистке и обеззараживанию в водоемы.
Польза
Биологическая очистка воды в пруду, помимо своей простоты и результативности, оказывается еще и очень полезна человеку. Прежде всего используются обычные природные процессы, поэтому не ведется речи об искусственном вмешательстве в жизнь природного сообщества. Такие водоемы могут быть использованы как для самостоятельной очистки водоемов, так и для доочистки. Кроме того, биопруды помогают в следующих случаях:
- Уничтожают до 99 % кишечной палочки.
- Снижается практически до 100 % содержание яиц гельминтов.
Однако важно отметить и существенный минус таких водоемов – при низкой температуре эффективность их использования снижается в разы, а покрытые ледяным покровом, они уже не могут выполнять свои функции: в воду кислород не проникает, поэтому процесс окисления органики прекращается.
Использование биопрудов — водоемов, в которых проживают живые организмы — является самой простой и выгодной системой биологической очистки пруда. Этот метод помогает добиться существенной экономии энергии и ресурсов, а результат при этом будет очень качественным. Кроме того, соблюдения каких-либо специальных условий не требуется, уход за сооружением максимально прост.
Источник
Биологические пруды
Биологические пруды – это искусственно созданные водоемы, в которых для очистки сточных вод используются естественные процессы. Сточные воды от рыбообрабатывающих предприятий после глубокой физико-химической очистки могут быть очищены в биологических прудах до качества, соответствующего полной биологической очистке, т.е. до концентрации взвешенных веществ 12-20 мг/дм 3 и БПКПОЛН 15-20 мг/дм 3 . Повышение температуры воды, искусственная аэрация, а также перемешивание способствует интенсификации процессов очистки. В процессе очистки в биологических прудах сточные воды обеззараживаются. Бактериальная загрязненность снижается на 86,9-99,4 % по микробному числу и на 91,2-99,95 % по коли-индексу. Кроме того, уменьшается количество биогенных элементов – солей азота и фосфора.
Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Наиболее эффективно окислительные процессы в прудах проходят в летнее время. Для лучшего прогрева воды и ее освещения пруды с естественной аэрацией делают глубиной около 1 м . При механическом аэрировании глубину пруда увеличивают до 3 м . Пруды устраивают одноступенчатыми и многоступенчатыми, из нескольких параллельных каскадов (до трех-пяти, но не менее двух) во избежание образования анаэробных придонных зон. Применение многоступенчатых прудов позволяет улучшить структуру потока жидкости, исключает возможность проскока неочищенной сточной воды через сооружение и тем самым повысить эффективность и производительность прудов. Принципиальная схема работы одноступенчатых I и многоступенчатых II прудов с естественной и искусственной аэрацией показаны на рисунке.
Рис. Принципиальная схема работы прудов с естественной и искусственной аэрацией:
I – Одноступенчатые пуды:
а – с естественной аэрацией и рециркуляцией воды; б – с искусственной пневматической аэрацией; в – с искусственной механической аэрацией и рециркуляцией активного ила
II – Многоступенчатые пруды:
а – с естественной аэрацией; б – с искусственной аэрацией; в – смешанный тип.
1 – биологический пруд с естественной аэрацией; 2 – биологический пруд с искусственной аэрацией; 3 – водосливы-аэраторы; 4 – механический аэратор; 5 – воздуходувная станция;
6 — вторичный отстойник
В прудах с естественной аэрацией для улучшения кислородного режима может быть предусмотрена рециркуляционная очистка воды 1а или устройство водосливов-аэраторов перед и после каждой ступени пруда 3а. Производительность аэрируемых прудов можно увеличить рециркуляцией активного ила 1в, что обеспечивает более высокую концентрацию биомассы. В этом случае после прудов необходимо устанавливать отстойники для отделения активного ила 6.
Аэрацию прудов осуществляют с помощью пневматической или механической систем 2б, 2в, причем в прудах механические аэраторы размешают на понтонах из-за возможности колебания уровня воды. Многоступенчатые биологические пруды могут быть устроены со смешанной системой аэрации II в. Например, первую ступень биологических прудов, где осуществляется основное изъятие загрязнений, делают с искусственной аэрацией, вторую – естественной.
Наиболее эффективными признаны четырехступенчатые пруды, в которых три ступени рассчитаны на нахождение в них сточной воды в течение 15 суток, а четвертая – в течение одних суток. В двух первых предусматривают аэрацию, в третьей – без аэрации, а в четвертой разводят низших ракообразных (дафний), для которых одноклеточные водоросли служат пищей. Обычно БПКПОЛН воды, выходящей из последней ступени прудов, составляет порядка 5-7 мг/дм 3 . Выпуск воды из последней ступени рекомендуется осуществлять в водоем через промежуточный бассейн с водной растительностью – камышом, тростником, рогозой, что способствует дополнительной очистке сточных вод
Биологические пруды следует размещать в местах со слабо фильтрующими грунтами (глины, суглинки), на землях, непригодных для использования в сельскохозяйственных целях. Наиболее целесообразная форма прудов в плане прямоугольная с отношением длины к ширине от 2:1 до 3:1. Выпуск и впуск сточной воды следует осуществлять с противоположных торцевых концов пруда. К недостаткам таких сооружений следует отнести низкую окислительную способность, сезонность работы, потребность в больших территориях. Этот способ очистки пока находит применение только в рыбоводном хозяйстве.
Источник
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ
Биологические пруды представляют собой искусственно созданные водоемы для биологической очистки сточных вод, основанной на процессах, которые происходят при самоочищении водоемов
При отсутствии хорошо фильтрующих почв для устройства полей фильтрации или полей орошения пруды могут быть использованы как самостоятельные сооружения для очистки сточных вод, а также для их доочистки в сочетании с другими очистными сооружениями.
Пруды делают небольшой глубины — от 0,5 до 1 м. Это позволяет создать значительную поверхность соприкосновения воды с воздухом и обеспечить прогрев всей толщи воды и хорошее ее перемешивание. Таким образом, создаются благоприятные условия для массового развития водных организмов, в частности планктонных водорослей, которые ассимилируют биогенные элементы и в результате процесса синтеза обогащают воду кислородом, необходимым при окислении органических веществ.
Биологические пруды обеспечивают более высокий эффект бактериального самоочищения, чем сооружения искусственной биологической очистки. Так, число кишечных палочек в прудах снижается ш. 95,9— 99,9% начального содержания. Содержание яиц гельминтов в воде, прошедшей биологические пруды, ничтожно мало.
Напуск сточной воды и отвод очищенных вод из прудов производится рассредоточенно.
Для возможности полного опорожнения прудов дну их должен быть придан небольшой уклон по направлению к водосливным сооружениям.
Нормальная эксплуатация прудов происходит в теплое время, и уже при температуре воды ниже 6° С резко ухудшается.
При дальнейшем понижении температуры и особенно после образования ледяного покрова, когда проникания кислорода в воду не происходит, процесс окисления органического вещества почти полностью прекращается. В этот период может происходить лишь намораживание сточной воды.
Биологические пруды рассчитывают обычно по нагрузке на поверхность в зависимости от концентрации загрязнений и температурных условий.
Различают следующие виды биологических прудов: 1) пруды с разбавлением (рыбоводные); 2) пруды без разбавления (многоступенчатые или серийные); 3) пруды для доочистки сточных вод.
В первом случае сточные воды после предварительного осветления в отстойниках смешивают со свежей речной водой в пропорциях 1 :3— 1:5 и направляют в одноступенчатые проточные пруды, где идет процесс окисления органического вещества. Нагрузка сточной воды составляет 125—300 м3/(га-сутки). Размер каждого пруда 0,5—7 га. Продолжительность пребывания воды (с учетом разбавления) 8—12 дней. В прудах можно разводить рыбу.
Во втором случае сточные воды после предварительного отстаивания направляют в пруд без разбавления чистой водой. Такие биологические пруды впервые были устроены по инициативе проф. С. Н. Строганова на московских полях фильтрации.
Продолжительность очистки сточной воды в прудах этого типа больше, чем в прудах первого типа; обмен воды происходит за срок до 30 дней. Нагрузка сточной воды примерно такая же, как и в прудах с разбавлением [в Москве 125—150 м3/(га-сутки)].
Строительные и эксплуатационные затраты при устройстве прудов без разбавления значительно меньше, чем при устройстве прудов с разбавлением.
Для того чтобы обеспечить надлежащую очистку воды, пруды без разбавления устраивают в 4—5 ступеней (серийные пруды), которые вода проходит последовательно. Степень чистоты воды с каждой последующей ступенью постепенно повышается. Пруды каждой ступени обычно имеют площадь 2—2,5 га.
Нижние ступени серийных биологических прудов без разбавления могут быть использованы для разведения рыб, главным образом карпа.
При разведении рыб ранней весной в пруд выпускают 500—2000 мальков на 1 га. Прирост рыбы составляет к концу осеннего периода до 500—800 кг на 1 га. Отлов рыбы производится поздней осенью.
Наличие в воде большой массы питательных веществ способствует интенсивному росту водорослей (ряски). Для борьбы с ними желательно разведение на рыбоводных прудах уток, для которых ряска является хорошим кормом.
При устройстве биологических прудов более полно используются земельные участки, чем при сооружении полей орошения или полей фильтрации. Кроме того, пруды могут быть устроены на таких почвах, которые непригодны для полей.
Сточные воды, прошедшие биологические пруды, могут быть использованы для орошения. В этом случае могут применяться поливочные машины, лиманное орошение, длинные борозды, дождевание, подпочвенное орошение.
При необходимости по местным условиям повышенной очистки сточных вод для их доочистки (после искусственных очистных сооружений) рекомендуется устраивать биологические пруды третьего вида. Число ступеней в таких прудах должно быть: при поступлении в них биологически очищенных сточных вод—2—3 ступени, при поступлении отстоен-ных сточных вод — 4—5 ступеней. Нагрузку на пруды следует принимать с учетом их реаэрации, которая дает 6—7 г кислорода на 1 м2 пруда. Этого достаточно, для того чтобы обеспечить очистку 100— 250 м3/(га-сутки) отстоенных сточных вод (без разбавления) или 4000—5000 м3/ (га -сутки) биологически очищенных сточных вод.
Пруды, предназначенные для доочистки сточных вод, могут быть использованы также и для рыборазведения. В этих случаях должно быть предусмотрено устройство дополнительных малых прудов глубиной не менее 2,5 м для пребывания в них рыбы в зимнее время.
В последнее время для очистки сточных вод получают распространение пруды с фотосинтезирующими организмами фитопланктона, в частности с водорослью хлорелла.
Источник