Около пятидесяти лет назад в рыборазведении произошли изменения, сопоставимые с промышленной революцией в восемнадцатом веке. Именно тогда стало ясно, что интенсификация производства возможна только в условиях водоемов, оснащенных установками замкнутого водоснабжения. Соблюдение температурного режима, поддержание нужного количества кислорода, создание потоков, движущихся с определенной скоростью, а также обеспечение надлежащей очистки воды возможно только в искусственных условиях УЗВ. Биозагрузка, на которой живут и размножаются миллиарды бактерий, нужна любому водоему для воссоздания процессов очистки, характерных для природной среды.
Биозагрузка — дом для бактерий
Каждый человек легко ответит на вопрос о предпочтениях в выборе жилого пространства. Чтобы понять, что любят бактерии ученым пришлось десятки лет проводить многочисленные опыты. Сегодня специалисты знают, каким должен быть идеальный дом для микроорганизмов, способных очищать воду.
Аэробным бактериям нужно находиться как можно ближе к поверхности, поэтому для их разведения требуются плавающие элементы с большой полостью внутри. Особенностью микроорганизмов является то, что наибольшей способностью к поглощению и переработке органики обладает вновь образованная колония. Поэтому важно периодически удалять часть пленки с поверхности, на которой она образуется. Ученые решили эту проблему, предложив изготавливать элементы биозагрузки цилиндрической формы из нетонущего в воде пластика. Находясь в искусственных потоках воды и воздуха, полые барабаны многократно сталкиваются друг с другом. Микроорганизмы на них интенсивно обновляются и успешно справляются с переработкой органических веществ.
Анаэробным бактериям нужен "дом" на дне водоема. Цилиндры для таких микроорганизмов должны быть тяжелее воды и обладать большой площадью поверхности. Очень хорошим считается показатель около 700 квадратных метров поверхности на каждый кубический метр объема. Больше всего места для поселений микроорганизмов могут предоставить полые цилиндры с крестообразным сердечником внутри и ребристой поверхностью.
При покупке комплектующих для УЗВ следует помнить, что только современные механически стойкие модели элементов биозагрузки способны обеспечить максимальную эффективность комплекса очистки в установках замкнутого водоснабжения.
Содержание статьи
Блоки биозагрузки применяют в биоочистке сточных вод, их располагают внутри емкостей — через блоки ббз проходят грязные стоки.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. ПОНЯТИЕ «АКТИВНЫЙ ИЛ»
Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов активного ила перерабатывать органические составляющие и расщеплять их до простейших соединений.
По своему существу, это воспроизводство природных явлений в искусственно создаваемых условиях и проведение их последующей интенсификации.
Метод является экономически выгодным ввиду отсутствия необходимости значительных вложений во время эксплуатации. Он эффективно протекает в искусственных условиях и легко контролируется в случае изменения входящих показателей. Основным элементом, от которого зависит качество и скорость очистки, является активный ил.
Активный ил — это биоценоз различных микроорганизмов, способных проводить окисление и расщепление органических загрязняющих сточных вод. Клетка активного ила всей своей поверхностью способна поглощать питательные вещества, которые находятся в очищаемой массе.
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.
Виды простейших микроорганизмов
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, 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
По вариантам контакта очищаемой воды и совокупности микроорганизмов различают комплексы со свободноплавающей и прикрепленной (иммобилизованной) микрофлорой. Уже давно эти два процесса совмещают в одном оборудовании. Очистка в биофильтрах происходит путем фильтрации стоков через разнообразные виды загрузок, на которых в свою очередь образуется биопленка, которая адсорбирует питательные вещества (субстраты) из водной массы, проходящей через загрузку. Таким образом, с помощью биопленки, состоящей из бактерий, простейших и актиномицетов, осуществляется гидролиз сложных веществ загрязнений до более простых.
Со временем толщина биопленки 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.
Загрузочные материалы поражают своим разнообразием и делятся на стационарные и плавающие. Отличие плавающих в том, что благодаря своим плавучим свойствам и интенсивной аэрации, в реакторе создает «кипящий слой», тем самым они удерживаются во взвешенном состоянии и свободно перемещаются по всему объему. Чаще всего они представляют собой пластиковые трубки малого диаметра. Положительной стороной является высокая удельная площадь. Отрицательная сторона – часто забиваются и выходят из строя, требуют замены, что соответственно приводит к дополнительным финансовым затратам.
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 биологическую загрузку 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 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, вода отфильтровывается от растворенных и нерастворенных примесей 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.
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.
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 биозагрузку ББЗ 5.5.5. 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.
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.
- 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.
- 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 0,5х 0,5х 0,5 м. 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
- срок службы – 25 лет
На поверхности стенок или ребер биозагрузки происходит создание биопленки из колоний бактерий, которые необходимы для биологической очистки воды от органических загрязнений, соединений азота, аммиака, нитритов. Именно тонкий слой наружной биопленки, состоящий из «живых» бактерий, является наиболее активным потребителем аммиака и нитратов. Биозагрузка является наполнителем и может применяться в различных типах биофильтров, как бытовых, так и промышленных. В настоящее время одним из прогрессивных направлений применения биозагрузки является использование ее в биофильтрах для установок замкнутого водоснабжения (УЗВ).
Биозагрузка производится на собственном производстве
по всей территории России через транспортные компании по согласованию с заказчиком
специалистов позволит вам определиться с оптимальным выбором количества наполнителя и получить рекомендации к использованию
Офис +7 499 504 3860
Реализация +7 925 511 0866
Технический отдел +7 910 090 0900
Для обеспечения переработки органических отходов (аммиака, аммония, нитрита), в биофильтр (емкость) загрузить необходимое расчетное количество биологической загрузки. На дно биофильтра, или в придонное пространство установить устройства непрерывной подачи воздуха — аэраторы. Непрерывная подача воздуха через аэраторы позволяет биозагрузке находится в постоянном движении, тем самым создавая, так называемый, «кипящий слой». Расположение аэратора в биофильтре должно обеспечивать наибольшую перемешиваемость биозагрузки в емкости, при этом наличие «мертвых зон», с отсутствием процесса «кипения» наполнителя, должно быть минимальным.
Как применять биозагрузку?
Показатель
Значение
Удельная поверхность наполнителя (насыпная)
Количество элементов в 1 куб.м
Пористость наполнителя в объеме очистных сооружений
Материал наполнителя, первичная гранула
Количество наполнителя на 1 куб.м объема очистных сооружений
Вес 1 куб.м наполнителя
Окислительная мощность по ХПК 1 куб.м очистных сооружений в сутки до
Нагрузка по аммонийному азоту 1 куб.м очистных сооружений в сутки до
Гидравлическая нагрузка воды на 1 куб.м наполнителя в сутки
Преимущества использования
1 — Плавающая биогагрузка при восходящем потоке аэрации является наиболее предпочтительной, в соответствии с оптимальным расположением аэраторов это позволяет снизить расчетную и потребляемую мощность оборудования. За счет малого веса единицы наполнителя и применения материала для изготовления наполнителя, снижаются затраты на электроэнергию, в процессе принудительного перемешивания биозагрузки устройствами аэрации в биофильтре очистных сооружений, до 30%.
2 — Материал, используемый для приготовления биозагрузки, является экологически безопасным, что подтверждается соответствующими сертификатами.
3 — Конфигурация биозагрузки позволяет исключить «застойные» зоны, в которых может накапливаться избыток биомассы. Отсутствуют процессы заиливания и обрастания в области работы наполнителя. Практически, вся площадь свободной поверхности, предназначенная для заселения и роста бактерий, в данном типе биозагрузки используется максимально. При использовании данной биозагрузки получено увеличение окислительной мощности по ХПК в 1,9 раза, по аммонийному азоту на 80% по сравнению с наполнителями, имеющими защищенную поверхность.
4 — Малый вес, конфигурация и материал позволяют получить эластичное и прочное изделие, что позволяют значительно продлить срок эксплуатации биозагрузки. Геометрические размеры наполнителя дают возможность использовать отсечные устройства с ячейкой до 7мм.
5 — Применение данного наполнителя способствует осветлению стоков воды до 20%.
