Kolam untuk pengolahan air limbah. Membersihkan dalam kondisi alami

03.10.2023

Kolam biologis dengan aerasi alami dan buatan (pneumatik atau mekanis). Digunakan untuk pemurnian dan pasca pengolahan air limbah kota, industri dan permukaan yang mengandung polutan organik.

Pada saat yang sama, tergantung pada tujuan bangunan, air limbah yang disuplai ke dalamnya harus memenuhi persyaratan yang disajikan dalam tabel. 13, dan biaya yang diperbolehkan dalam tabel. 14.

Tabel 13

Nilai BOD total air limbah ditekan ke dalam kolam biologis

Tabel 14

Laju aliran air limbah yang diijinkan disuplai ke kolam biologis

Catatan. Jika nilai total BOD air limbah yang dipasok ke biopond untuk diolah melebihi nilai yang ditunjukkan pada Tabel 13, maka pengolahan awal air tersebut harus dilakukan.

Biopond harus dipasang pada tanah yang tidak mempunyai penyaring atau penyaring yang lemah. Jika tanah tidak menguntungkan dalam hal filtrasi, tindakan anti-filtrasi harus dilakukan, yaitu. kedap air pada struktur. Sehubungan dengan bangunan tempat tinggal, mereka terletak di sisi bawah angin dari arah angin yang berlaku di musim panas. Arah pergerakan air di dalamnya harus tegak lurus dengan arah angin tersebut.

Jari-jari pembulatan ini harus minimal 5 m Selain itu, di kolam dengan aerasi alami, untuk memastikan rezim hidrolik pergerakan air mendekati kondisi perpindahan penuh, rasio panjang struktur dan lebarnya harus minimal 20, dan untuk nilai yang lebih kecil dari rasio ini, desain perangkat saluran masuk dan saluran keluar harus disediakan untuk memastikan pergerakan air ke seluruh penampang kolam yang hidup, mis. saluran masuk dan keluar air limbah yang tersebar (Gbr. 10). Dengan aerasi buatan, rasio aspek bagian-bagiannya bisa berapa saja, namun kecepatan pergerakan air yang dijaga oleh aerator di setiap titik di kolam harus minimal 0,05 m/s.

Catatan. Di kolam biologis dengan aerasi buatan air limbah, rasio panjang dan lebar adalah 1...3, mode pergerakan fluida hidrolik harus diterapkan yang sesuai dengan kondisi pencampuran ideal (lengkap).

Secara struktural, kolam biologis terdiri dari setidaknya dua bagian paralel dengan masing-masing 3...5 tahap berturut-turut (misalnya, Gambar 11). Dalam hal ini, bagian mana pun harus dapat diputuskan untuk pembersihan atau perbaikan preventif tanpa mengganggu pengoperasian bagian lainnya. Bagian dan tahapan biopond dipisahkan dengan menutup bendungan dan bendungan yang terbuat dari tanah yang dapat mempertahankan bentuknya. Lebar minimumnya di bagian atas harus 2,5 m.

Catatan. Untuk kolam biologis dengan luas kurang dari 0,5 hektar, lebar bendungan penutup dan bendungan di bagian atas dapat dikurangi menjadi 1,0...15 m.

Jika ada penyaringan melalui bendungan dan bendungan pelindung, “pakaian” mereka harus disediakan dalam bentuk layar anti-filtrasi yang terbuat dari tanah liat (ketebalan 0,3 m) atau film polimer. Kecuraman lereng diambil berdasarkan karakteristik tanah (Tabel 15).

Tabel 15

Kecuraman lereng bendungan dan bendungan pemisah dan pelindung

Pemasukan air limbah ke kolam biologis, serta luapan cairan antar tahap pengolahan, dilakukan dengan menggunakan sumur yang dilengkapi dengan perangkat yang memungkinkan perubahan tingkat pengisian tahapan. Tanda baki pipa bypass (inlet) harus 0,3...0,5 m di atas dasar kolam.Dalam hal ini, air dialirkan ke dalam kolam dengan aerasi pneumatik buatan melalui pipa horizontal, yang saluran keluarnya terletak di bantalan beton dan diarahkan ke atas pada sudut 90 0 dan terletak di bawah permukaan es yang diharapkan, dan dengan aerasi mekanis - melalui pipa langsung ke zona pencampuran aktif. Selain itu, pada titik keluar pipa pelimpah, untuk menghindari erosi lereng, bagian-bagian yang bersangkutan diperkuat dengan batu atau lempengan beton. Untuk mengeluarkan air limbah dari bangunan (tahap), dirancang alat pengumpul yang terletak di bawah permukaan air pada 0,15...0,20 dari kedalaman kerja kolam (kedalaman air).

Untuk memastikan erosi gelombang pada lereng bagian dalam bendungan, serta pengembangan vegetasi perairan yang lebih tinggi, bendungan tersebut ditata dengan batu, lempengan dan ditutup dengan aspal di atas persiapan batu pecah dengan strip selebar 1,5 m (1 m di bawah). permukaan air dan 0,5 m di atas). Untuk mencegah agar pelat tidak tergelincir, dibuat langkan yang berfungsi sebagai penahannya. Kemiringan luar bendungan harus ditanami rumput yang tumbuh lambat dan rendah yang dapat mencegah erosi, seperti rumput gandum biru. Kelebihan tinggi konstruksi bendungan di atas permukaan air rencana di kolam harus kurang dari 0,7 m.

Untuk meningkatkan efisiensi pengolahan air limbah hingga total BOD = 3 mg/l, serta mengurangi kandungan unsur hara di dalamnya (terutama nitrogen dan fosfor), disarankan menggunakan tumbuhan perairan yang lebih tinggi (alang-alang, cattail, alang-alang, dll. .) di kolam. Vegetasi ini sebaiknya ditempatkan pada tahap terakhir kolam. Selain itu, luas areal yang ditempati oleh vegetasi perairan yang lebih tinggi dapat ditentukan dengan beban 10.000 m 3 /hari per 1 Ha dengan kepadatan tanam 150...200 tanaman per 1 m 2.

Reservoir buatan atau alami yang digunakan untuk pengolahan air limbah di bawah pengaruh proses pemurnian alami.

Mereka dapat digunakan sebagai fasilitas pengolahan biokimia mandiri dan dikombinasikan dengan tangki aerasi atau biofilter untuk pengolahan pasca-pengolahan air limbah yang diolah di dalamnya.

Keuntungan dari biopond

biaya konstruksi dan pengoperasian yang rendah;

pembersihan berkualitas tinggi tergantung pada desilting yang efektif;

stabilisasi lumpur yang tinggi;

kapasitas penyangga selama pembuangan air limbah secara berulang-ulang dan fluktuasi pH dan suhu;

tingkat desinfeksi air limbah yang memadai dan penghilangan nutrisi darinya.

Kekurangan biopond

ketergantungan pekerjaan pada kondisi iklim;

permintaan yang tinggi terhadap daerah banjir karena rendahnya laju oksidasi polutan;

perlunya pembersihan berkala;

kesulitan dengan pemisahan dan pembuangan lumpur di bawah beban tinggi.

Di biopond, selama pengolahan air limbah, siklus alami penghancuran bahan organik dilakukan. Sementara itu, proses pembersihan dipengaruhi oleh banyak faktor, antara lain:

Pengendapan bahan organik;

Kematian dan perkembangbiakan alga;

Fluktuasi suhu musiman dan harian;

Kecilnya kedalaman penetrasi sinar matahari ke dalam air, dll. Dampak dari faktor-faktor ini membuat pemeliharaannya jauh lebih sulit

keseimbangan antara kemampuan kolam memurnikan diri dan massa zat organik yang masuk ke dalamnya. Akibat terganggunya keseimbangan ini, kondisi aerobik atau aerobik-anaerobik dapat tercipta di biopond. Tergantung pada kondisi oksidasi bahan organik yang terkandung dalam strukturnya, kolam biologis dibagi menjadi:

- aerasi, yang terus beroperasi dalam kondisi aerobik;

- opsional atau aerobik-anaerobik, yang beroperasi dalam kondisi bervariasi atau di mana terdapat zona aerobik dan anaerobik.

Saat mengoperasikan kolam, pembentukan dan perkembangan proses anaerobik yang konstan tidak boleh dibiarkan, karena dalam hal ini, bau tidak sedap keluar dan nyamuk serta pengusir hama berkembang biak.

Kondisi aerobik di kolam biologis dapat diciptakan dengan dua cara:

Aerasi alami (suplai oksigen alami dari atmosfer dan melalui fotosintesis);

Aerasi buatan (pasokan udara secara paksa ke dalam air melalui penggunaan satu atau beberapa sistem aerasi).

Nilai BODtotal air limbah ditekan ke dalam kolam biologis

Jenis aerasi

Alami

Palsu

Nilai BODtotal air limbah yang dipasok ke biopond, mg/l, tidak lebih

Pengolahan air limbah	Pengolahan air limbah

Laju aliran air limbah yang diijinkan disuplai ke kolam biologis

Laju aliran air limbah yang diijinkan disuplai ke biopond, m3/hari, tidak

Jenis aerasi

	Pengolahan air limbah	Pengolahan air limbah

Alami


Palsu		Tak terbatas
		Tak terbatas

Lubang-lubang untuk kolam biologis dibangun dengan menggunakan, jika memungkinkan, cekungan alami di daerah tersebut. Bentuk kolam pada denah diambil tergantung pada jenis aerasinya, yaitu: dengan aerasi alami, mekanis dan pneumatik - persegi panjang; saat menggunakan aerator self-propelled - bulat. Dalam struktur persegi panjang, pembulatan sudut yang mulus direkomendasikan untuk mencegah pembentukan zona stagnan di dalamnya. Jari-jari pembulatan ini harus minimal 5 m Selain itu, di kolam dengan aerasi alami, untuk memastikan rezim hidrolik pergerakan air mendekati kondisi perpindahan penuh, rasio panjang struktur dan lebarnya harus minimal 20, dan untuk nilai yang lebih kecil dari rasio ini, saluran masuk dan saluran keluar air limbah tersebar. Dengan aerasi buatan, rasio aspek bagian-bagiannya bisa berapa saja, namun kecepatan pergerakan air yang dijaga oleh aerator di setiap titik di kolam harus minimal 0,05 m/s.

Setiap tahun terjadi peningkatan konsumsi air, hal ini terkait dengan peningkatan jumlah penduduk di sebagian besar wilayah tanah air, serta terus tumbuhnya industri. Hal ini mengarah pada fakta bahwa pencemaran lingkungan dari air limbah juga meningkat, sehingga menimbulkan tugas yang sulit bagi para ahli - bagaimana menyebabkan kerusakan alam sesedikit mungkin dengan kerugian kemajuan yang paling sedikit. Ada kebutuhan untuk mengembangkan metode pengolahan air limbah yang efektif, yang paling efektif adalah pembuatan kolam biologis. Mari kita mengenal mereka lebih baik, mencari tahu esensi istilah ini, ragam dan kekhususan pengaturan dan penerapannya.

Konsep

Sekarang mereka tidak jarang terjadi. Kolam biologis adalah salah satunya, tetapi mereka dibedakan dari varietas lain berdasarkan tujuannya - di kolam seperti itu tercipta kondisi yang sedekat mungkin dengan alam di mana pemurnian air limbah akan dilakukan sendiri. Anda juga dapat menemukan nama lain untuk bangunan - laguna, kolam sederhana, kolam stabilisasi, kolam pasca perawatan.

“Penghuni” utama waduk tersebut adalah ganggang hijau, yang secara aktif menghasilkan oksigen selama aktivitas hidupnya, dan unsur kimia ini, pada gilirannya, menyebabkan percepatan penguraian bahan organik. Selain itu, proses dekomposisi dipengaruhi oleh kelompok faktor berikut:

Suhu.
Aerasi.
Kecepatan air.
Aktivitas vital bakteri.

Beginilah cara pemurnian air terjadi - sepenuhnya alami dan cukup cepat. Hanya dalam 5 hari Anda dapat membersihkan reservoir sepenuhnya. Selain itu, tanaman akan mengakumulasi logam berat di dalam dirinya, yang di alam mengalami penguraian dalam jangka waktu yang lama.

Ciri

Mari berkenalan dengan parameter utama biopond:

Kedalaman optimalnya kecil - dari 0,5 hingga 1 meter.
Bentuknya persegi panjang.
Perbandingan panjang dan lebar tergantung pada metode aerasi: jika buatan, maka proporsinya adalah 1:3, jika alami - 1:1,5.

Dalam kondisi seperti itulah terjadi perkembangan besar-besaran alga planktonik dan mikroorganisme bermanfaat lainnya. Agar biopond dapat menjalankan fungsinya secara langsung, maka ditanam tanaman di sebelahnya: alang-alang, calamus, alang-alang, cattail berdaun lebar, eceng gondok dan lain-lain.

Masa manfaat struktur ini lebih dari 20 tahun.

Varietas

Kolam air biologis dapat terdiri dari tiga jenis utama, informasi tentangnya disajikan dalam format tabel untuk memudahkan persepsi.

Selain itu, Anda dapat menemukan klasifikasi lain - pembagian menjadi aliran dan kontak, sedangkan klasifikasi pertama, pada gilirannya, dapat berupa multi-tahap dan satu tahap.

Biopond juga dapat dibagi menjadi tiga kelompok tergantung pada siklus biotik: anaerobik, aerobik, dan aerobik fakultatif.

Yang anaerobik paling sering digunakan untuk pemurnian air parsial. Organisme hidup yang hidup di dalamnya membutuhkan oksigen dalam jumlah besar. Aspek penting dari waduk tersebut adalah bau busuk yang tidak sedap.
Yang aerobik adalah yang paling kuat dalam hal tingkat pemurnian, karena organisme hidup yang hidup di dalamnya, terutama alga, mengambil bagian dalam oksidasi air limbah.
Fakultatif-aerobik - pilihan perantara yang menggabungkan bau busuk yang tidak sedap dan pembersihan yang lebih efektif.

Dengan pembersihan multi-tahap, ikan dapat dibiakkan di kolam tahap terakhir, paling sering ikan mas.

Aplikasi

Penelitian telah membuktikan bahwa sistem penjernihan air yang paling sederhana dan efektif adalah penggunaan metode alami, khususnya organisme tumbuhan. Bagi alga, peningkatan kualitas air adalah fungsi alami, karena untuk kehidupan normal mereka membutuhkan kalium, fosfor dan nitrogen, dan mikroorganisme yang bertanggung jawab untuk oksidasi bahan organik terbentuk di sistem akar. Pengoperasian waduk buatan didasarkan pada faktor-faktor ini.

Biopond digunakan baik untuk pemurnian air mandiri maupun sebagai bagian dari keseluruhan kompleks struktur serupa, misalnya, sebelum penggunaan lahan irigasi pertanian atau untuk pasca pengolahan di stasiun aerasi. Untuk pengolahan air limbah, kolam biologis sebaiknya digunakan di wilayah yang suhu udara rata-rata minimal +10 °C sepanjang tahun dan iklim cukup lembab.

Pengawasan sanitasi

Fasilitas pengolahan, termasuk biopond, berada di bawah pengawasan sanitasi yang konstan, yang tugasnya dilakukan oleh stasiun sanitasi dan epidemiologi. Spesialis berikut diperlukan untuk memantau kondisi waduk tersebut:

Untuk tujuan pengendalian digunakan berbagai jenis penelitian, termasuk penelitian bakteriologis. Kepatuhan terhadap langkah-langkah untuk mencegah pembuangan air limbah yang belum melalui pengolahan awal dan disinfeksi ke badan air juga diperiksa.

Keuntungan

Pemurnian air kolam secara biologis, selain sederhana dan efektif, ternyata juga sangat bermanfaat bagi manusia. Pertama-tama, proses alam biasa digunakan, jadi tidak ada pembicaraan tentang intervensi buatan dalam kehidupan komunitas alam. Reservoir semacam itu dapat digunakan baik untuk perawatan mandiri maupun pasca perawatan. Selain itu, bioponds membantu dalam kasus berikut:

Hancurkan hingga 99% E. coli.
Kandungan telur cacing berkurang hingga hampir 100%.

Namun, penting untuk dicatat kelemahan signifikan dari waduk tersebut - pada suhu rendah, efisiensi penggunaannya menurun secara signifikan, dan ketika tertutup es, waduk tersebut tidak dapat lagi menjalankan fungsinya: oksigen tidak menembus ke dalam air, sehingga proses oksidasi bahan organik terhenti.

Penggunaan biopond - reservoir tempat hidup organisme hidup - adalah sistem pengolahan biologis kolam yang paling sederhana dan menguntungkan. Metode ini membantu mencapai penghematan energi dan sumber daya yang signifikan, dan hasilnya akan berkualitas sangat tinggi. Selain itu, tidak diperlukan kondisi khusus, pemeliharaan strukturnya sesederhana mungkin.

Limbah biasanya terdiri dari limbah yang berasal dari anorganik dan organik. Selain itu, yang terakhir ini menempati volume yang lebih besar. Meskipun komponen anorganik dapat dengan mudah dihilangkan dari air limbah menggunakan metode mekanis di bawah pengaruh gravitasi, berbagai metode pengolahan air limbah biologis baru-baru ini digunakan untuk menghilangkan komponen organik. Mungkin ada beberapa di antaranya. Pilihan metode tertentu tergantung pada jenis air limbah (domestik atau industri). Dalam artikel kami, kami akan melihat berbagai metode pengolahan air limbah, serta proses yang terjadi selama penerapan setiap metode.

Proses pengolahan air limbah dimulai segera setelah air limbah masuk ke instalasi pengolahan melalui sistem pipa saluran pembuangan. Di sini, berkat metode pengolahan yang digunakan, konsentrasi polutan dan kotoran organik dalam air limbah berkurang tajam. Tergantung pada tingkat kontaminasi air limbah, metode pengolahan yang berbeda atau kombinasi keduanya digunakan. Skema pembangunan instalasi pengolahan air limbah biologis akan bergantung pada hal ini.

Penting: saat ini metode biologis banyak digunakan untuk memurnikan air limbah. Meskipun instalasi yang lebih kompleks digunakan untuk mengolah air limbah industri dibandingkan untuk mengolah air limbah domestik, metode yang digunakan sama.

Untuk tujuan ini, mikroorganisme khusus digunakan, yang, dalam proses aktivitas vitalnya, menguraikan senyawa organik kompleks menjadi unsur-unsur yang lebih sederhana (karbon dioksida, air dan sedimen mineral). Pemrosesan tersebut memungkinkan pengurangan konsentrasi polutan organik ke tingkat yang dapat diterima.

Metode pengolahan air limbah biologis hanyalah bagian dari sistem pengolahan air limbah. Prinsip pengoperasian fasilitas pengolahan adalah sebagai berikut:

Karena air limbah domestik dan industri tidak hanya mengandung komponen organik yang dapat diolah oleh bakteri, tetapi juga unsur anorganik yang tidak dapat diolah, maka harus dihilangkan terlebih dahulu. Untuk tujuan ini, metode pembersihan mekanis digunakan - pengendapan. Selama proses pengendapan, komponen air limbah yang lebih berat dan padat mengendap di dasar karena pengaruh gravitasi. Lemak yang lebih ringan mengapung ke permukaan.
Setelah itu, air limbah, yang sebelumnya dibersihkan dari polutan anorganik berat, diolah secara biologis. Dalam prosesnya, air akan dibersihkan dari senyawa organik kompleks yang terdapat dalam jumlah besar di dalamnya. Metode pembersihan biologis melibatkan penggunaan bakteri khusus yang terkandung dalam tanah dan air untuk menguraikan (mengoksidasi) bahan organik. Untuk tujuan ini, mikroorganisme aerobik dan anaerobik khusus digunakan. Selama hidupnya, bakteri memurnikan air limbah sedemikian rupa sehingga bisa dibuang ke tanah.
Untuk air limbah domestik, cara yang dijelaskan sudah cukup. Dan dalam proses pemurnian air limbah industri, metode tambahan digunakan untuk menghilangkan kontaminan tertentu. Ini termasuk proses filtrasi, elektrodialisis, adsorpsi, reverse osmosis, dll.

Kedua kelompok bakteri yang digunakan untuk pengobatan biologis agak berbeda satu sama lain. Dengan demikian, mikroorganisme yang termasuk dalam kelompok aerob hanya dapat hidup pada kondisi yang memiliki akses oksigen. Oleh karena itu, instalasi pengolahan yang menggunakannya harus menggunakan cara untuk menjenuhkan lingkungan dengan oksigen - kompresor dan aerator. Dan mikroorganisme yang termasuk dalam kelompok anaerob tidak membutuhkan oksigen, namun keberadaan karbon dioksida dan nitrat penting bagi mereka.

Metode pengobatan biologis

Ada beberapa metode pengolahan biologis air limbah domestik dan industri:

biopond;
bidang filtrasi;
tangki aerasi;
metatenk;
filter biologis.

Kolam biologis

Di sini, proses pemurnian berlangsung di perairan terbuka yang dibuat secara buatan. Di reservoir, air limbah mengalami proses pemurnian diri. Ini jauh lebih menguntungkan dibandingkan menggunakan metode pembersihan buatan. Untuk menjamin suplai oksigen ke reservoir, kedalaman kolam buatan tidak boleh lebih dari 1 m.

Karena luas reservoirnya besar, hal ini memungkinkan air menjadi hangat dengan baik, yang akan memberikan efek menguntungkan bagi kehidupan bakteri. Proses pembersihan di reservoir paling efektif selama musim panas. Ketika suhu lingkungan turun hingga +6°C, proses oksidatif dalam air melambat. Di musim dingin, reservoir seperti itu tidak dapat digunakan, karena bakteri berhibernasi pada suhu di bawah nol derajat.

Jenis biopond:

Kolam dengan pengenceran. Di sini air limbah bercampur dengan air sungai. Setelah itu, mereka dimasukkan ke dalam kolam untuk dibersihkan. Proses ini biasanya memakan waktu 14 hari.
Kolam bertingkat (tanpa pengenceran). Air limbah berakhir di sini setelah diendapkan terlebih dahulu tanpa pengenceran dengan air sungai. Di sini pembersihan dilakukan selama sebulan. Selama ini, air mengalir secara gravitasi dari satu kolam ke kolam lainnya. Mungkin ada total sekitar 4-5 waduk, yang disusun secara bertingkat. Cara ini adalah yang paling efektif dan murah.
Waduk tempat dilakukannya pasca pengolahan.

Penting: ikan bisa dipelihara di kolam tipe pertama dan kedua.

Filter bidang

Di sini, pengolahan air limbah secara biologis dilakukan di area (ladang) khusus yang dihuni oleh koloni bakteri tanah aerobik. Mikroorganisme ini mengoksidasi senyawa organik kompleks yang terkandung dalam air limbah, dan setelah dimurnikan, airnya diserap ke dalam tanah. Karena lapisan atas tanah menerima lebih banyak oksigen yang diperlukan untuk bakteri aerob, proses oksidasi terjadi paling efisien di sini.

Perlu diketahui: metode pemurnian ini memungkinkan Anda menggunakan air murni untuk mengairi lahan pertanian. Daerah-daerah ini disebut ladang irigasi.

Fasilitas pengolahan seperti lahan irigasi dan biopond mungkin tidak digunakan di semua tempat. Jadi, ada sejumlah batasan dalam penggunaannya:

Apabila lahan filtrasi dan biopond dipasang, sebaiknya tidak terdapat air tanah yang tinggi. Jika tidak, air limbah yang tidak diolah secara sempurna dapat masuk ke akuifer dan menyebabkan pencemaran sumber air minum.
Penggunaan sistem seperti itu hanya dimungkinkan di musim panas.

Karena menjaga suhu tertentu adalah salah satu syarat utama kehidupan bakteri, pembersihan sepanjang musim hanya dapat dilakukan di bangunan tertutup buatan. Ini termasuk biofilter, tangki aerasi dan metatank.

tangki aero

Metode pemurnian ini paling efektif, karena proses oksidasi terjadi melalui interaksi lumpur aktif dengan air limbah yang diolah secara mekanis. Interaksi ini dilakukan dalam wadah khusus yang dilengkapi sistem aerasi. Soalnya lumpur tersebut mengandung banyak bakteri aerob yang membutuhkan oksigen. Dalam kondisi yang menguntungkan, mereka akan memurnikan air limbah dari polutan organik. Prosesnya kemudian berlanjut dalam urutan berikut:

Ketika pengolahan senyawa organik dalam efluen selesai, tingkat konsumsi oksigen menurun dan efluen mengalir ke bagian berikutnya. Di sini, mikroorganisme nitrifikasi memproses nitrogen dari garam amonium. Hasilnya adalah nitrit.
Bakteri lain menyerap nitrit dan melepaskan nitrat.
Setelah pengolahan ini selesai, air limbah dialirkan ke tangki pengendapan sekunder. Lumpur aktif mengendap di dalamnya.
Setelah itu, air murni dibuang ke waduk.

Filter biologis

Biofilter paling sering digunakan untuk melayani sistem pembuangan limbah otonom di rumah atau pondok pribadi. Ini adalah wadah kompak dengan bahan pemuatan di dalamnya. Mikroorganisme (hanya bakteri aerobik) berada di dalam biofilter dalam bentuk film aktif dan melakukan fungsi pemurnian biologis.

Filter tersebut dibagi menjadi dua jenis:

perangkat dengan penyaringan tetes (produktivitas rendah, tetapi kualitas pembersihan tinggi);
produk dengan filtrasi dua tahap (produktivitas tinggi dan kualitas pembersihan).

Filter biologis terdiri dari bagian-bagian berikut:

rumah perangkat filter (pemuatan);
produk yang memungkinkan Anda mendistribusikan air limbah secara merata ke seluruh permukaan filter;
sistem drainase untuk pembuangan air;
Untuk menyediakan pasokan oksigen diperlukan sistem distribusi udara.

Prinsip pengoperasian biofilter sangat mirip dengan proses yang terjadi di tangki aerasi. Pertama, selama proses pengendapan, air limbah dibersihkan dari partikel-partikel besar yang berat. Setelah itu, air dialirkan ke biofilter. Di sini, bakteri aerobik pada film menerima nutrisi dari air limbah dan mulai berkembang biak secara aktif, sehingga meningkatkan efisiensi pembersihan. Karena mereka tidak dapat hidup tanpa oksigen, sistem khusus memastikan bahwa oksigen disuplai ke tempat yang tepat.

Sistem dengan trickling filter hanya berbeda pada sistem dimana air limbah mengalir ke biofilter secara bertahap, dalam porsi tertentu. Dalam hal ini, ventilasi dan suplai oksigen disediakan secara alami. Untuk tujuan ini, desain menyediakan ruang terbuka.

tangki meta

Desain metatank lebih sederhana dibandingkan dengan tangki aerasi. Biasanya ini adalah septic tank beton atau plastik, di mana proses pemurnian terjadi karena aktivitas mikroorganisme anaerobik.

Bakteri anaerob hidup tanpa oksigen, sehingga desainnya tidak perlu menyertakan sistem aerasi yang rumit. Mikroorganisme ini menghasilkan biomassa dalam jumlah minimal, sehingga frekuensi pembersihan reaktor paling rendah. Hal ini memungkinkan Anda mengurangi biaya pengoperasian secara signifikan.

Kerugian utama dari struktur tersebut adalah sebagai akibat dari aktivitas vitalnya, organisme anaerobik mengeluarkan metana, sehingga tangki septik kecil akan mengeluarkan bau yang tidak sedap, dan instalasi pengolahan yang kuat memerlukan sistem yang mengontrol tingkat kontaminasi gas, serta penciptaan sistem ventilasi yang efektif untuk melindungi personel pengoperasian.

Kolam biologis, juga disebut laguna, adalah reservoir dangkal yang dibuat khusus di mana proses alami pemurnian air terjadi dengan partisipasi organisme yang menghuninya. Kolam dapat digunakan sebagai sistem pengolahan mandiri atau untuk pengolahan air limbah pasca setelah menghilangkan sebagian besar kontaminan. Mereka banyak digunakan untuk pemurnian air limbah domestik, yang paling sering datang dalam bentuk murni, dan pasca pengolahan air limbah dari perusahaan makanan dan pengolahan, pulp dan kertas dan industri lainnya, peternakan, pemurnian permukaan (badai, lelehan) air, air drainase pertanian dalam kondisi irigasi.pertanian. Air yang dimurnikan dapat digunakan dalam sistem pasokan air daur ulang di perusahaan, sehingga mengurangi konsumsi air secara keseluruhan.

Biopond dibagi menjadi anaerobik, aerobik-anaerobik (aerobik opsional) dan aerobik, serta beban tinggi dan rendah, aliran dan kontak. Kolam aerobik (pengoksidasi) dapat memiliki aerasi alami atau buatan. Kolam tunggal dan kolam bertingkat juga bisa digunakan.

Kondisi anaerobik diamati dengan adanya kelebihan bahan organik dan kekurangan oksigen:

di kolam dengan muatan BTF sekitar 300...600 kg/ha-hari;
di lapisan dasar air di kolam dengan kedalaman 2,5 m atau lebih, meskipun air di lapisan permukaan jenuh dengan oksigen;
di kolam kontak (diam) pada pembersihan tahap pertama setelah kolam diisi dengan air limbah;
selama pembukaan musim semi kolam biologis dengan dekomposisi intensif senyawa organik yang terakumulasi selama musim dingin.

Dalam aliran kolam yang mengalir, kolam utama, yang menerima sebagian besar polusi, juga bisa bersifat anaerobik.

Proses reduksi nitrat, reduksi sulfat, fermentasi metana, reduksi bentuk logam teroksidasi dan zat lain yang terjadi di kolam anaerobik menyebabkan penguraian zat organik dan pengendapan logam berat sulfida. Pengoperasian kolam semacam itu biasanya menyediakan kemungkinan untuk memisahkan lumpur aktif dari air limbah yang dimurnikan (dalam tangki pengendapan, emschers). Perlakuan anaerobik di kolam memungkinkan Anda menghilangkan 80...90% COD pada 25 °C (50% pada 10 °C) dengan waktu tinggal air dalam struktur 40...50 hari, namun kandungan kontaminan dalam air setelah pengolahan anaerobik masih tetap tinggi, oleh karena itu, pemurnian lebih lanjut diperlukan dalam kolam aerobik aliran atau, jika metode kontak diadopsi, di kolam yang sama, tetapi dalam kondisi aerobik.

Di Rusia, kolam anaerobik praktis tidak digunakan karena suhu rata-rata tahunan yang rendah dan pembentukan sejumlah besar zat berbau busuk selama pengoperasian kolam tersebut.

Kolam aerobik-anaerobik memiliki kedalaman 1,5...2 m dan diangin-anginkan karena proses alami. Di lapisan permukaan air terdapat oksigen terlarut, yang berasal dari atmosfer atau terbentuk sebagai hasil fotosintesis. Pasokan oksigen akibat aerasi atmosfer terbatas dan tidak melebihi beberapa gram O2 per 1 m2 per hari. Pada siang hari, fotosintesis memperkaya air dengan oksigen, dan pada malam hari, oksigen dikonsumsi dalam proses respirasi oleh hewan dan tumbuhan, dan kekurangan oksigen dapat terjadi di dalam air. Di lapisan bawah, jika tidak ada oksigen, proses anaerobik, reduksi sulfat, dan fermentasi metana dapat terjadi. Di kolam seperti itu, sedimentasi zat tersuspensi dan pembentukan lumpur di dasar menjadi sangat penting.

Tergantung pada kondisi iklim, kandungan kontaminan dalam air limbah dan persyaratan kualitas air murni, beban di kolam aerobik-anaerobik berkisar antara 10...300 kg WPC/ha? hari

Di kolam aerobik dengan aerasi alami, air jenuh dengan oksigen karena aerasi atmosfer dan fotosintesis. Kolam semacam itu memiliki kedalaman yang dangkal (0,3...1 m), cukup terang dan dihangatkan oleh sinar matahari, yang mengarah pada perkembangan intensif alga planktonik dan tumbuhan tingkat tinggi dasar. Air murni bergerak di dalamnya dengan kecepatan sangat rendah. Waktu tinggal air di kolam ini berkisar antara 7 hingga 60 hari. Jika kolam biologis merupakan fasilitas pengolahan mandiri, air limbah setelah melewati tangki pengendapan diencerkan dengan 3-5 volume air teknis sebelum masuk ke kolam. Bebannya: untuk air limbah lumpur tanpa pengenceran - hingga 250 m 3 / ha hari, untuk air limbah yang diolah secara biologis - hingga 500 m 3 / ha? hari

Keunggulan kolam dengan aerasi alami adalah kemudahan desain dan pemeliharaan, biaya pengoperasian yang minimal. Namun, laju penghilangan dan oksidasi biologis polutan organik di kolam tersebut rendah, dan diperlukan area yang luas untuk pembersihan.

Kolam dengan aerasi buatan, karena intensifikasi proses biokimia di dalamnya, menempati area 10...15 kali lebih kecil, memiliki volume yang jauh lebih kecil, dan kedalaman hingga

4...6 m Tingkat pemurnian air yang diperlukan di dalamnya biasanya dicapai dalam 1...3 hari. Kecepatan pergerakan air di kolam tersebut melebihi 0,1 m/s, daya oksidasi 5...20 g BOD/m 3 -h, beban yang dapat dicapai 1000 kg BOD/hari pemadaman dan lebih tinggi. Konsumsi air limbah bisa mencapai 10...25 ribu m 3 /jam. Kolam perusahaan industri besar adalah bangunan dengan volume hingga 1 juta m 3, dilengkapi dengan aerator dalam jumlah besar. Untuk mengaerasi air digunakan alat mekanis (pencampur), pneumatik (injeksi udara) atau pneumomekanis. Jenis aerator, jumlah yang dibutuhkan dan volume zona yang dilayani oleh masing-masing aerator dipilih berdasarkan kondisi untuk mempertahankan lumpur aktif dalam suspensi, jumlah dan kandungan oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi kontaminan dan menjaga kondisi aerobik, meminimalkan volume zona stagnan.

Konfigurasi kolam seringkali ditentukan oleh ciri topografi daerah tersebut. Biasanya, kolam aerasi adalah kolam tanah dengan 2-5 bagian dengan perbandingan panjang dan lebar kolam minimal 20, dengan suplai tersebar dan pembuangan air limbah atau campuran lumpur dan pengendapan selanjutnya selama 2...2,5 jam. rasio panjang dan lebar yang lebih kecil, lokasi perangkat saluran masuk dan saluran keluar ditentukan sedemikian rupa untuk menjamin pergerakan air ke seluruh penampang hidup kolam. Di kolam dengan aerasi buatan, volume zona stagnan tidak melebihi 10%.

Dibandingkan dengan kolam dengan aerasi alami, alga kurang aktif berkembang di biopond dengan aerasi buatan. Hal ini mengurangi volume biomassa sekunder dan polusi air akibat produk metabolisme alga. Namun, pembangunan dan pengoperasian kolam aerasi buatan lebih mahal, dan biaya operasional juga meningkat.

Dalam praktik Rusia, kolam aerasi paling banyak digunakan dalam industri pulp dan kertas, makanan, dan sejumlah industri lainnya.

Intensitas proses dan kedalaman pasca pengolahan air limbah di kolam biologis aerasi dapat ditingkatkan secara signifikan dengan mendaur ulang lumpur aktif yang dipisahkan dari air murni di tangki pengendapan sekunder (atau fasilitas pemisahan lumpur lainnya). Kolam aerobik dengan beban tinggi beroperasi dalam mode ini. Kolam dengan daur ulang lumpur dapat digunakan sebagai fasilitas pengolahan mandiri atau sebagai salah satu tahapan pengolahan. Kolam beban rendah biasanya digunakan untuk pasca pengolahan air limbah setelah tangki aerasi dengan WPC 25...50 mg/l. Dalam hal ini, mereka mengerjakan lumpur yang dikeluarkan dari tangki pengendapan sekunder, serta mikroflora yang berkembang di kolam itu sendiri. Untuk menghindari pendangkalan dasar, kecepatan air di kolam tersebut harus lebih tinggi dari 0,007 m/s.

Pada biopond kontak dengan aerasi buatan, pembersihan dilakukan dalam dua tahap - aerasi dan sedimentasi. Selama periode aerasi, air limbah dimasukkan ke dalam kolam, tetapi tidak dikeluarkan dari kolam. Ketika aerasi berhenti, lumpur mengendap dan air jernih dikeluarkan dari kolam. Pergantian aerasi dan sedimentasi dilakukan dalam mode kontrol otomatis.

Dalam biopond kontak dengan aerasi alami, air limbah yang mengendap, jika perlu, diencerkan dengan 3-5 volume air bersih dan dibuang ke kolam kecil yang tergenang. Setelah 20...30 hari, air dikuras dan diisi ulang dengan air limbah encer. Kualitas pembersihan pada kolam yang tergenang lebih tinggi dibandingkan pada kolam yang terus menerus.

Di kolam bertingkat, biasanya dipasang di medan miring, air limbah murni dialirkan secara berurutan melalui kolam bertingkat 4-6 dengan kolam aerobik pada tahap pertama, kolam alga, krustasea, dan ikan. Pembiakan ikan di kolam seperti itu dimungkinkan setelah melewati 3-4 langkah. Untuk membudidayakan ikan di awal musim semi, 500-2000 induk per 1 hektar dilepaskan ke kolam. Pada akhir periode musim gugur, pertumbuhan ikan sudah mencapai

500...800kg per 1 ha. Penangkapan ikan dilakukan pada akhir musim gugur. Kehadiran sejumlah besar nutrisi di dalam air mendorong pertumbuhan alga (duckweed) secara intensif. Untuk memberantasnya, disarankan untuk beternak bebek di kolam ikan, karena duckweed merupakan makanan yang baik.

Kelayakan penggunaan kolam biologis ditentukan oleh konsentrasi polutan dan aliran air limbah, serta kondisi iklim, tanah dan topografi tertentu, serta tingkat mineralisasi air. Lahan yang cukup luas harus dialokasikan untuk biopond, sehingga biopond sering kali dibuat di dataran banjir, di perairan dangkal, dan di bagian sungai dengan kemiringan rendah. Dalam kasus seperti ini, dengan banyaknya perkembangan air di udara dan vegetasi yang terendam di dalamnya, kawasan tersebut sebenarnya dieksploitasi sebagai situs hidrobotani, atau bioplateau (lihat di bawah).

Untuk pengoperasian normal biopond, perlu dijaga nilai pH dan suhu air limbah yang optimal. Suhu tidak boleh lebih rendah dari 6 °C. Karena cara pengoperasian biopond bergantung pada suhu dan tingkat cahaya, hal ini menimbulkan kesulitan tertentu dalam menstabilkan pembersihan.

Bila menggunakan biopond sebagai sistem pengolahan mandiri, pencemaran air limbah tidak boleh melebihi BOD P0L11 = 200 mg/l untuk kolam dengan aerasi alami dan lebih dari 500 mg/l untuk kolam dengan aerasi buatan. Jika total BOD di atas 500 mg/l, pengolahan air limbah awal diperlukan. Air limbah dikirim ke kolam pasca pengolahan setelah pengolahan biologis atau fisiko-kimia dengan BOD penuh. Biopond sering digunakan untuk menghilangkan kelebihan nitrogen dan fosfor dari air limbah. Namun, terkadang proses pemurnian diri yang terjadi di biopond, terutama pada periode awal pengoperasiannya, dibatasi oleh nutrisi dan jumlah mikroorganisme yang tidak mencukupi dalam menghilangkan kontaminan. Pada biopond dengan rasio aliran karbon dan kandungan nutrisi yang seimbang, konsentrasi ion IN/ tidak lebih dari 0,2 mg/l, NoEz~

Selama pengoperasian kolam biologis, pemantauan yang cermat terhadap keadaan air tanah (kandungan air, masuknya polutan ke dalam air tanah dan dinamika distribusinya) diperlukan. Apabila biopond buatan digunakan, maka untuk mengurangi aliran filtrasi air ke dalam ketebalan tanah, dasar biopond pada saat pembuatannya dilapisi dengan tanah liat, bahan kedap air lainnya, atau diciptakan kondisi yang memudahkan pembentukan lebih lanjut dari biopond tersebut. lapisan kedap air (misalnya, dengan berkembangnya proses mikrobiologi anaerobik, pendangkalan dan gleying pada lapisan bawah ).

Akibat fotosintesis, produksi primer terbentuk di dalam kolam, oleh karena itu peningkatan biomassa di kolam biologis seringkali melebihi jumlah zat organik yang terkandung dalam air limbah, mencapai 100...200 kg/ha per hari atau lebih, kolam tersebut adalah ditumbuhi alga dan tanaman, timbul masalah pencemaran air sekunder dengan residu dan produk metabolismenya, penguraiannya menyebabkan konsumsi oksigen tambahan dan peningkatan nutrisi yang tidak diinginkan di reservoir. Senyawa yang lebih sulit dioksidasi akan tenggelam ke dasar dan berkontribusi terhadap pendangkalan badan air. Dengan perkembangan ganggang dan tanaman yang berlebihan, tidak hanya kualitas air yang menurun, tetapi juga hamparan bagian mati yang mengapung di permukaan kolam, dan pantai menjadi tercemar. Untuk menghindari masalah ini, kelebihan biomassa dari kolam perlu dihilangkan secara berkala: fitomassa permukaan setiap tahun, biasanya pada akhir musim tanam, dan tanaman seperti duckweed - setidaknya seminggu sekali.

Dalam kondisi Rusia, biopond tidak dapat digunakan pada musim dingin, biopond dikosongkan pada musim gugur atau digunakan pada musim dingin sebagai tangki penyimpanan air limbah. Pada musim semi, sebelum dioperasikan, dasar biopond dengan aerasi alami dibajak dan, jika perlu, ditanami tanaman. Kemudian diisi dengan air limbah, ditahan hingga nitrogen amonia hampir hilang seluruhnya, dan dialihkan ke aliran dengan beban desain. Periode pematangan kolam di Rusia tengah adalah sekitar 1 bulan.

Pertumbuhan biomassa yang intensif seringkali menjadi kendala dalam penggunaan kolam dalam sistem pengolahan air limbah, dan metode yang efektif untuk menghilangkan alga belum dikembangkan. Pada saat yang sama, berdasarkan biomassa alga dan tanaman yang dikumpulkan, produk yang bermanfaat dapat diperoleh: pakan, biokompos, biogas, hidrokarbon cair, kertas, dll. Jadi, dari 1 hektar kolam alga Anda bisa mendapatkan pupuk untuk 10 hektar. ...50 hektar ladang. Di daerah dengan insolasi tinggi, disarankan untuk menanam alga atau cyanobacteria secara khusus di biopond, misalnya pemurnian air limbah dari peternakan dan perusahaan pakan unggas. Sekitar 40% nitrogen dalam air limbah dari tanaman tersebut difiksasi oleh alga, yang kemudian diumpankan ke hewan. Biomassa alga hijau yang dibudidayakan mengandung 50...60% protein, dan biomassa alga biru-hijau mengandung 60...70%.

Di Belgia, ganggang hijau BubgosNsiop gacy!aSht ditanam bersama dengan duckweed di kolam dangkal tempat limbah ternak dan air tercemar lainnya dialirkan. Untuk perkembangan alga yang lebih baik, suhu air disesuaikan menjadi 20...30 °C. Biomassa diolah menjadi biogas atau diperoleh sebagai bahan tambahan pakan protein untuk ikan dan ayam, pewarna, dan kosmetik. Lumpur yang tersisa setelah biogasifikasi, kaya akan komponen mineral, digunakan untuk mengintensifkan budidaya alga hijau uniseluler Br. Dengan demikian, sistem bioteknologi dengan siklus peredaran zat yang sebagian tertutup sedang diterapkan.

Eceng gondok, mikroalga dari genera Lodmyococcus, Charatubotopas, Eupaena dan beberapa lainnya mampu mensintesis dan mengakumulasi hidrokarbon dan alkohol polihidrat dalam selnya. Barbay bipaline alga hijau mengakumulasi gliserol (hingga 85% DM). Alga BoHycossie bgaipp - hidrokarbon dengan komposisi dari hingga C 34 dalam jumlah hingga 75% bahan kering. Sel berisi hidrokarbon b. Laundi mengapung di permukaan kolam. Setelah tanaman dan alga dikumpulkan dan dikeringkan, hidrokarbon dapat diperoleh kembali dengan ekstraksi dan distilasi pelarut organik.