Биологический пруд очистных сооружений

Ключевые слова: БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА; ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ; СТОЧНЫЕ ВОДЫ; БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРУД; BIOLOGICAL TREATMENT; TREATMENT FACILITIES; SEWAGE; BIOLOGICAL POND.

В процессе биологической очистки сточных вод на сооружениях повторяются методы естественного самоочищения природных водоемов. Если организовать такие водоемы для очистки сточных вод, то это намного удешевит процесс очистки, а качество очищенной воды при соблюдении нагрузки, будет соответствовать установленным ПДК для загрязняющих веществ в водных объектах.

Биологическая очистка сточных вод представляет собой такую очистку вод, при которой из них удаляется растворенная часть загрязняющих веществ (органические загрязнители, биогенные вещества). В процессе биологической очистки происходит минерализация и обезвреживание органических веществ, не удаленных в процессе механической очистки.

Биологический пруд – созданный искусственно или путем запруживания реки водоем, в котором протекает процесс биологической очистки сточных вод, основанный на процессах самоочищения в естественной среде. Искусственно созданный биопруд имеет форму прямоугольника с соотношением сторон 1:1,5 редко 1:3. В зависимости от типа используемых микроорганизмов определяется глубина такого пруда: для аэробных микроорганизмов глубина составляет 0,6-1,2 метра, а для анаэробных – 2,5-3 метра. Так же биологические пруды бывают непроточные и проточные (рисунок 1) [1,2].

Рисунок 1 – Биологические пруды [3].

В непроточных прудах,изображенных на рисунке,поступающие стоки в ходе очистки испаряется, фильтруется почвой. В проточных — очищенная вода поступает в поверхностные водоемы.

Такие пруды можно использовать для очистки и доочистки хозяйственно-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных сточных вод, но их использование осложняется расположением в климатических поясах (рисунок 2).

Рисунок 2 – Расположение климатических поясов [4].

В первом климатическом поясе использовать биопруды можно круглый год, тогда как во втором, третьем и четвертом поясе только в теплый сезон, в холодный сезон только при условии, что температура воды в прудах будет не ниже +8°С. Активность микроорганизмов с понижением температуры уменьшается, а образовывающийся на поверхности лед прекращает доступ в пруд кислорода, необходимого для процесса окисления органических веществ.

В первом климатическом поясе выгодно использовать анаэробный тип биопрудов. Они представляют собой герметичные резервуары, выполненные металла или железобетона. Для жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов не требуется кислород, процесс очистки вод происходит без выброса энергии и данный способ очистки является более дешевым, нагрузка по БПК для хозяйственно-бытовых вод 300-350 м3/га в сутки. В аэробных типах естественной аэрации нагрузка составляет 200-250м3/га в сутки, для биологической доочистки 5000 м3/га в сутки. Например, для биологического пруда площадью 0,25-0,5 га время очистки вод, в зависимости от нагрузки, составляет от 2 до 10 суток.

В других климатических поясах из-за отрицательных температур в холодный сезон целесообразно применять водоочистку с использованием только аэробных микроорганизмов, как для доочистки, так и для полной биологической очистки стоков. Для интенсификации процесса и увеличения качества воды очистка производится в 2-3 ступени, в каждой из ступеней степень очистки по показателю БПК5 составляет около 70%,с искусственной аэрацией и рециркуляцией иловой смеси. В совокупности это позволяет увеличить объем для полной биологической очистки до 10000 м3 в сутки, а для доочистки до 50000 м3 в сутки, также позволяет уменьшить площадь поверхности биопруда, добиться лучших теплотехнических характеристик, менее зависящих от климатических условий, и сохранять работоспособность при температуре воздуха от -15 до -20°С, а в отдельных случаях до -45°С[5].

Помимо микроорганизмов для природной фильтрации и очистки прудов используются растения. Растения выполняют ряд важных функций таких как: 1) поглощение биогенных элементов и определенных органических веществ; 2) задержка металлов, органических и не органических загрязнителей, которые с трудом разлагаются, некоторые из них растения поглощают для собственного роста (азот, фосфор, растворенные соли, углерод); 3) наполнение воды кислородом в процессе фотосинтеза; 4) интоксикация токсичных веществ. Наиболее распространенные и более подходящие для фильтрации прудов растения это тростник, камыш обычный, рогоз узколистный и широколистный, аир болотный, гиацинты.В зависимости от района размещения биологических прудов, необходимо подбирать растения с учетом климатических, географических и др. условий. Например, дальневосточный тростник мискантус, является очень хорошим растением фильтратом, может расти в сухих, заболоченных, высокоминерализованных и загрязненными нефтепродуктами почвах, в климатических условиях Сибири хорошо перезимовывает [6].

В процессе работы биопрудов важно также соблюдение режимных параметров и не допустить их перегрузку. В противном случае не соблюдение приведет к образованию донных отложений, вторичному загрязнению и др. При избыточном поступлении органических загрязнителей начинается процесс эвтрофикации. Для предотвращения образования данного процесса целесообразно проводить профилактические мероприятия по удалению донного ила, организовать направленную циркуляцию воды в прудах с целью выноса оседающих примесей к местам их сбора, с последующей их откачкой насосом. В процессе пользования биопрудом важно производить контроль качества в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 10.04.2007 № 219 «Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга водных объектов», также контроль качества можно производить посредством биоиндикации. Например, ручейники, карпы, лягушки и пресноводные моллюски. Они моментально реагируют на изменения водной среды, а личинки ручейников в грязной воде погибают.

Таким образом, использование очистных сооружений по типу биопрудов позволяет полностью заменить или дополнить биологическую очистку в отдельных условиях, к тому же такой метод очистки менее материально-, энерго-, ресурсозатраный чем сооружения биологической очистки. Сложности применения биопрудов, связанные с климатическими условиями, во втором, третьем и четвертом климатических поясах в холодный сезон компенсируется путем установки искусственной аэрации и рециркуляции ила.

Источник

Биологический пруд очистных сооружений

Биологические пруды ( очистка сточных вод )

Биологические пруды с естественной и искусственной (пневматической или механической) аэрацией. Применяют для очистки и доочистки городских, производственных и поверхностных сточных вод, содержащих органические загрязняющие вещества.

При этом в зависимости от назначения сооружения, подаваемые в него сточные воды должны отвечать требованиям представленным в табл. 13, а допустимые расходы в табл. 14.

Величина БПК_полн сточных вод, подавляемых в биологические пруды

Тип аэрации

Величина БПК_полн подаваемых в биопруды сточных вод, мг/л, не более

Очистка сточных вод

Доочистка сточных вод

Естественная аэрация

Искусственная аэрация

Допустимые расходы сточных вод, подводимых в биологические пруды

Тип аэрации

Допустимые расходы сточных вод, подаваемых в биопруды, м 3 /сут, не более.

Очистка сточных вод

Доочистка сточных вод

Естественная аэрация

Искусственная аэрация

Не ограничены

Примечание. Если величина БПК_полн подаваемых для очистки в биопруды сточных вод превышает указанные в таблице 13 значения, то следует предусматривать предварительную очистку этих вод.

Биопруды следует устраивать на нефильтрующих или слабофильтрующих грунтах. При неблагоприятных в фильтрационном отношении грунтах следует осуществлять противофильтрационные мероприятия, т.е. гидроизоляцию сооружений. По отношению к жилой застройке их располагают с подветренной стороны господствующего направления ветра в теплое время года. Направление движения воды в них должно быть перпендикулярным этому направлению ветра.

Котлованы биологических прудов устраиваются с использованием, по возможности, естественных понижений рельефа местности. Форму прудов в плане принимают в зависимости от типа аэрации, а именно: при естественной, механической и пневматической аэрациях – прямоугольной; при использовании самодвижущихся аэраторов – круглой. В прямоугольных сооружениях рекомендуются плавные скругления углов для предотвращения образования в них застойных зон.

Радиус этих скруглений должен быть не менее 5 м. Кроме того, в прудах с естественной аэрацией с целью обеспечения гидравлического режима движения воды, близкого к условиям полного вытеснения, отношение длины сооружения к его ширине должно составлять не менее 20, а при меньших значениях этого отношения следует предусматривать конструкции впускных и выпускных устройств, обеспечивающих движение воды по всему живому сечению пруда, т.е. рассредоточенные впуски и выпуски сточных вод (рис.10). При искусственной аэрации соотношение сторон секций может быть любым, но при этом скорость движения воды, поддерживаемая аэраторами, в любой точке пруда должна быть не менее 0,05 м/с.

Примечание. В биологических прудах с искусственной аэрацией сточных вод, отношение длины к ширине в которых составляет 1…3, следует принимать гидравлический режим движения жидкости соответствующей условиям идеального (полного) смешения.

Конструктировно биологические пруды состоят не менее чем из двух параллельных секций с 3…5 последовательными ступенями в каждой (например, рис. 11). При этом следует предусматривать возможность отключения любой секции для чистки или профилактического ремонта без нарушения работы остальных. Секции и ступени биопрудов разделяются ограждающими дамбами и плотинами, выполняемыми из грунтов, способных сохранять форму. Их минимальная ширина по верху должна составлять 2,5 м.

Примечание. У биологических прудов площадью менее 0,5 Га ширина ограждающих дамб и плотин по верху может быть снижена до 1,0…15 м.

При наличии фильтрации через оградительные дамбы и платины следует предусматривать их «одежду» в виде противофильтрационного экрана из глины (толщиной 0,3 м) или полимерных пленок. Крутизну откосов принимают исходя из характеристик грунтов (табл. 15).

Крутизна откосов разделительных и оградительных дамб и плотин

Источник

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