Что такое пруд биологической очистки

Что такое пруд биологической очистки

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

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

Создание биологического пруда для очистки сточных вод

Биопруды создаются искусственно возле предприятий нефтехимической, коксохимической, нефтедобывающей промышленности, и в местах целлюлозного производства. Это заглубленные очистные водоемы, огражденные дамбой или плотиной.

Биологические пруды с загрязненными отходными водами от предприятия строятся в местах, непригодных для ведения сельского хозяйства. Как правило, это овраги, склоны террас. Каждое очистное сооружение ограждается в целях безопасности дамбой, а если находится в глубоком овраге – плотиной.

Принцип построения биопруда

Пруды-отстойники являются причиной загрязнения сточных вод, биологами ведется борьба с цветением этих водоемов. Вода химическим образом осветляется. В прудах происходят естественные процессы самоочищения и аэрации сточных вод.

Условия хранения сточной воды

Биологический пруд должен хранить в себе только стоки тех вод, которые не меняют своих качеств на протяжении всего срока хранения. Необходимо все же следить за отсутствием загрязнения водоема илом. Водоем для хранения сточных отходов должен функционировать временным, а не постоянным образом.

Подчеркивается, что особых требований к построению очистного пруда не имеется. Водоем площадью до 50.000 м3 засаливает подземные чистые русла на расстоянии нескольких квадратных километров.

Необходимо отметить, что, по оценкам специалистов ЛИСИ, в настоящее время очистной пруд строится объемом до 40.000 м3. Каждый биологический пруд-отстойник очень загрязняет воздух, выделяя в него активные химические вещества.

Принцип построения пруда для сточных вод

Технология возведения пруда

Пруд-накопитель по технологическим требованиям должен состоять из 2-х частей. Первая занимает 20% объема всего пруда и служит для фильтрации и отстаивания частиц продукции нефтепереработки. Вторая часть, объемом 80%, функционирует как своеобразный аккумулятор.

Следует обратить внимание, что в качестве пруда-накопителя может быть использовано заболоченное озеро или болото, если рядом находится водопроводный слив сточных вод и большая площадь земельных угодий.

Метод использования биологического заболоченного озера экономически выгоден, но водопроводные осадки приобретают в болоте тиксотропное состояние, пруд покрывается твердой коркой, известь не помогает устранить проблему, поэтому пруд-хранилище должен быть временным вариантом.

Пруд-станция строится с учетом уровня воды в близлежащем природном водоеме в период половодья. Берутся данные за последние 10 лет. Аридная (пустынная) зона строительства прудов по собранию стоков в холодное время года может значительно повысить плодородность земли и урожайность при устройстве продуманной дренажной сточной системы.

Тип очистной постройки

Тип очистного сооружения определяется в зависимости от природы осадков в сточных водах. Биологические накопители подразделяются на однофазные и двухфазные. В однофазные накопители отправляются осадки промышленности с ярко выраженной окраской и сильным запахом, содержащие соли, которые не поддаются переработке, в двухфазные – осадки в виде водяной суспензии, содержащие минералы и органические вещества, которые могут быть отделены.

Гидроотвалы – хранители стоков

Гидроотвалами служат сооружения — станции, предназначенные для хранения пульпы. Пульпой является мелкоизмельченная суспензия воды и горной породы. Пульпа бывает в виде:

• грубой суспензии;
• тонкой суспензии;
• ила (шлама);
• коллоидного раствора.

По типу рельефа дна биологические гидроотвалы-пруды подразделяются на:

• специально возводимые и огороженные дамбой или плотиной;
• расположенные в пойме реки, обвалованные с 3-4 сторон;
• низинные, равнинные пруды;
• карьерные биопруды;
• возводимые в местах естественного углубления рельефа;
• котлованные и котловинные пруды.

Характеристика гидроотвалов

Гидроотвалы по высоте бывают низкими, до 12 метров, средними, от 12 до 35 метров, высокими, от 35 метров и выше. Сооружение-станция должно содержать в себе обвалованную дамбу, водосборные приспособления и дренажные системы. Небольшого объема поверхностные воды на территории биологического гидроотвала собираются водосборной установкой, а большие паводковые воды – при помощи специального водопропускного механизма.

Иловая площадка строится в естественном месте понижения рельефа либо возводится искусственным образом. Станция предназначена для выпаривания воды из осадков и изъятия необходимых остатков, подлежащих переработке. Представляет собой углубление, обвалованное дамбой с 2 – 3 сторон с дорогами для возможности подъезда транспорта и автотехники с целью изъятия остатков отвалов работниками, пересмотра и упаковки для дальнейшей транспортировки.

Иловая площадка для накопления стоков

Биологическая иловая площадка-станция строится из нескольких иловых карт с задвижками, водоспускными трубами, дренажом для сточных систем. Иловые карты располагаются в ряд друг с другом под определенным углом наклона, что соответствует технической эксплуатации каждой карты. Покрытие сточными водами единоразово всех карт недопустимо. Карты покрываются водой с отходами в определенном порядке: на 25-35 см летом и на 15 см зимой ниже верхнего уровня обвалочной дамбы.

Трубы, задвижки, лотки осматриваются сотрудниками не реже, чем раз в 5 дней. Полезные остатки изымаются с карт после того, как сточная вода полностью сойдет в яму и перейдет в дренажную систему, а остатки подсохнут. Вода из ямы удаляется посредством действия водоочистных сооружений. Устройства для развода площадок и их каналы промываются чистой водой после каждого наложения осадков. В зимний период раздвижной открытый лоток покрывается несколькими щитами от вод.

Особенность хвостохранилища и водоема — испарителя

Хвостохранилище представляет собой водоем-накопитель жидких промышленных стоков и вод, содержащих полезные ископаемые (хвосты), пригодные для вторичной переработки с применением технологии биологического обогащения. По мере надобности строят вторичные дамбы в дополнение основной. Воду в накопителе осветляют. Дамбы против вод возводятся насыпным образом.

Пруд-испаритель имеет в основе дамбу обвалования и естественное природное углубление рельефа. В основание пруда закладывается противофильтрационная пленка из влагонепроницаемого материала, которая заглубляется до уровня глины под землей. Пруды-испарители различаются между собой в зависимости от геологических, климатических, условий местности и сточных вод. По типу рельефа бывают:

• овражные пруды;
• пойменные пруды;
• равнинные;
• котлованные.

Возведение шламохранилища

Шламохранилище представляет собой огромных размеров земляной пруд до десятков тысяч м3, обвалованный дамбой с защитным гребнем, снабженный системой водосбора и водоотведения. Гребень должен быть оборудован системой кюветов для подачи и отвода вод.

Данная система устроена по принципу действия аналогичной в хвостохранилище. Шламохранилище предназначено для отсеивания и вторичной переработки отходов нефтяной промышленности. Стоки вод представляют собой суспензию взвешенных нефтяных частиц.

Технология возведения очистных водоемов

Особо отмечается технология постройки очистных водоемов согласно нормам и природоохранным законам, действующим в РФ.

Все гидротехнические сооружения должны быть построены по проектам, разработанным в определенном порядке, и прошедшим экспертизу согласно Постановлению Госдумы РФ от 7 декабря 2000 года:

• Владелец гидросооружения перед началом строительства должен предоставить в Госгортехнадзор проект постройки очистного сооружения, который соответствует нормативным требованиям.
• Владелец гидросооружения несет полную ответственность за:
• сам пруд,
• коммуникацию,
• подходы и подъезды к гидросооружению,
• подводимую дренажную систему,
• водосборные и водозаборные системы отвода вод,
• качество воды, сбрасываемой в открытый водоем.
• Собственник гидросооружения должен предоставить в контролирующий орган план ликвидации аварии после:
  • устранения водоема-накопителя,
  • возникновения проблем с водосборной системой,
  • разлития загрязненных вод по прилегающей к пруду территории.

• Нормативный закон предполагает мониторинг гидросооружения с целью предупреждения возможной аварии и определения уровня загрязненности окружающей территории.
• Руководство гидросооружения обязано разработать для контролирующего органа план по эксплуатации очистного сооружения, инструкцию для местного пользованием прудом, инструкцию по технике безопасности, служебные инструкции для всего рабочего персонала.
• Руководство мелких и средних по объему накопителей может разработать и утвердить план по ликвидации аварий в составе плана локализации аварии на всем обслуживающем предприятии или его подразделения.

Если в зоне разлива токсичных вод, планируемой техническим проектом, находятся жилые помещения или объекты науки, образования, медицины, их надо немедленно перенести из указанной зоны.

Причины и условия ликвидации водоема

Накопитель, после заполнения его до верхней рабочей отметки, подлежит консервации (ликвидации). Для этой цели необходимо получить экспертное заключение из Госгортехнадзора о состоянии хранилища и его влиянии на окружающую среду, а также разработать план по ликвидации самого очистного сооружения в соответствии с заключением экспертов. Накопитель ликвидируется в случае:

• нахождения его в жилой зоне;
• переполнения его токсичными отходами, когда противофильтрационные пленки и средства не сдерживают их, а загрязненная вода просачивается в землю, отравляя чистые источники.

Проект по ликвидации гидросооружения должен выполняться организацией, имеющей лицензию по его строительству. Проектом должны предусматриваться требования по сохранению безопасности окружающей среды и промышленного предприятия. Безопасность консервации объекта обеспечивает владелец или использующая гидросооружение организация в соответствии с заключением экспертной комиссии и специалистов Ростехнадзора.

Источник