Загрязнение водных ресурсов – одна из наиболее острых экологических проблем современности. Сброс неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в водоемы приводит к ухудшению качества воды, нарушению экологического баланса и возникновению угроз для здоровья человека. В этой связи биологическая очистка сточных вод является одним из наиболее перспективных и экологически безопасных методов водоподготовки.

Биологическая очистка сточных вод — это процесс, в котором микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие) разлагают органические загрязнения на более простые и безопасные соединения, такие как вода, углекислый газ и биомасса. В зависимости от условий и типа загрязнений используются различные методы биологической очистки. Рассмотрим основные из них подробнее.  

1. Аэробная биологическая очистка

Аэробная очистка происходит в присутствии кислорода, который необходим микроорганизмам для окисления органических веществ. Этот метод широко применяется для очистки бытовых и промышленных сточных вод с низкой концентрацией загрязнений.

Основные сооружения и технологии:

Аэротенк — это резервуар, в котором сточные воды смешиваются с активным илом (сообществом микроорганизмов). Подача кислорода осуществляется через аэраторы или компрессоры. Активный ил поглощает органические вещества, превращая их в углекислый газ, воду и новую биомассу. После аэротенка смесь ила и воды поступает в отстойник, где ил отделяется от очищенной воды.

Биофильтр — это сооружение, в котором сточные воды фильтруются через слой загрузки (керамзит, пластик, щебень), покрытый биопленкой из микроорганизмов. Кислород поступает естественным путем или через принудительную вентиляцию. Органические вещества разлагаются микроорганизмами, а очищенная вода собирается в нижней части фильтра.

Мембранные биореакторы MBR — это современная технология, сочетающая аэробную биологическую очистку с мембранной фильтрацией. Мембраны задерживают не только ил, но и бактерии, что позволяет получать воду высокой степени очистки. Этот метод компактен и эффективен, но требует значительных энергозатрат.

2. Анаэробная биологическая очистка

Анаэробная очистка происходит без доступа кислорода. Этот метод используется для очистки сточных вод с высокой концентрацией органических загрязнений, например, в пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Метантенк — это герметичный резервуар, в котором микроорганизмы разлагают органические вещества с образованием биогаза (смесь метана и углекислого газа). Этот метод эффективен для обработки осадков сточных вод и высококонцентрированных стоков. Биогаз может использоваться как источник энергии.

В анаэробных фильтрах сточные воды проходят через слой загрузки, покрытый анаэробными микроорганизмами. Органические вещества разлагаются с образованием метана и углекислого газа. Этот метод подходит для очистки стоков с умеренной концентрацией загрязнений.

UASB-реакторы (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

В UASB-реакторах сточные воды подаются снизу, проходя через слой гранулированного ила. Микроорганизмы разлагают органику, а выделяющийся биогаз собирается в верхней части реактора. Этот метод отличается высокой эффективностью и компактностью.

3. Естественный метод биологической очистки

Этот метод основан на использовании природных процессов и экосистем. Он менее затратен, но требует больших площадей и времени.

Биопруды — это искусственные водоемы, предназначенные для очистки сточных вод с помощью естественных процессов, таких как фотосинтез, деятельность микроорганизмов и водорослей.

Принцип работы:

• Сточные воды поступают в пруд, где под действием солнечного света начинают активно развиваться водоросли.
• Водоросли выделяют кислород в процессе фотосинтеза, который используется аэробными бактериями для разложения органических веществ.
• Органика разлагается до углекислого газа, воды и минеральных соединений.
• Осадок, образующийся на дне пруда, периодически удаляется

Заключение

Методы биологической очистки сточных вод разнообразны и могут быть адаптированы под конкретные задачи и условия. Выбор метода зависит от состава сточных вод, требуемой степени очистки, доступных ресурсов и экологических требований. Современные технологии позволяют не только эффективно очищать сточные воды, но и использовать продукты очистки (биогаз, очищенную воду) для повторного применения, что делает биологические методы важным элементом устойчивого развития.