ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОКОВ. Часть 5

Жуков Б.Д. (zhub@mail.ru)

 

Схемы на основе концепции "живые машины"

Из нетрадиционных подходов к решению проблемы очистки бытовых стоков можно отметить концепцию "живые машины" (Living Machines), разработанную американскими учеными во главе с Дж. Тодом [8, 120, 121]. Концепция предполагает создание самоорганизующейся и самоуправляемой системы водоочистки в виде набора взаимозависимых и дополняющих друг друга экосообществ, перерабатывающих сточную воду определенного качества.

В рамках этой концепции водоочистка включается в естественную систему переработки отходов на земле (пищевую цепь). Такая система характеризуется тем, что продукты жизнедеятельности одних живых существ являются пищей для других живых организмов. В основании цепи лежит переработка отходов микроорганизмами. Усвоение продуктов этой переработки растениями и более высокоорганизованными животными приводит к развитию пищевой цепи. Наверху этой цепи находится человек.

Конструкции живых машин существенно зависят от их функций. Типичная живая машина представляет собой набор взаимосвязанных экосообществ. Каждое экосообщество заселяют в емкость (обычно цилиндр) и связывают с сообществами, живущими в других цилиндрах трубопроводами. Отходы, производимые одним сообществом, служат питанием для другого сообщества и передаются с потоком воды из одного цилиндра-биореактора в другой. Схема живой машины представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема системы очистки сточных вод по принципу "живая машина" [121]

Первичным источником энергии для живой машины служит солнечный свет. Расселение каждого экосообщества формируется соответственно характеру отходов.

К сожалению, система "живая машина" пока недостаточно отработана. В известной нам литературе не описано применение таких систем для очистки сточных вод от индивидуального дома. По данным работы [8] в Соединенных Штатах Америки разработано и работает около десятка систем "живые машины". Эти системы предназначены для переработки больших объемов воды. Судя по информации Центра водных всследований (OAI) [120], особенно отлажена с помощью таких систем очистка воды поверхностных водоемов, например, озер, прудов.

Принципы, заложенные в технологиях "живых машин", легче всего осуществляются в водоочистных устройствах, построенных на основе аквакультуры (процессов очистки сточных вод с помощью водной флоры и фауны).

Очень интенсивно технология аквакультуры развивается в Швеции, в Стендсундском центре экотехнологий [122]. Работающая там установка включает 7 емкостей с различными водными культурами, водную лесенку с порогами и биопруд. Общая водная поверхность этих сооружений составляет 62 м2 , а общий объем воды - 195 м3.

В процессе очистки вода подается со скоростью 6,2 м3 в сутки из одного резервуара в другой, проходя 9 стадий обработки. Краткое описание резервуаров и процессов в них приведено ниже. Порядок описания соответствует последовательности стадий.

1. Бак-накопитель. Имеет емкость 28 м3. Служит для сбора сточной воды после  грубой очистки.

2. Анаэробный танк на 20 м3. Этот танк представляет собой выполненный из бетона цилиндр высотой 4 м. Здесь идет разложение органического вещества в анаэробных условиях и осаждение ионов металлов в составе сульфидов.

3. Аэрируемый биофильтр. Конструкция биофильтра совершенствуется. Блок предназначен для биологической минерализации, обеззараживания и нитрификации сточных вод.

4. Блок культивирования фитопланктона. Представляет собой резервуар, имеющий одну стеклянную стенку, обращенную на южную сторону, объем примерно 20 м3 и высоту около 2 м. Конструкция и размещение блока облегчают населяющей флоре воспринимать солнечное излучение. В пасмурные дни предусмотрено освещение искусственным светом. В биоте преобладают пресноводные водоросли: Ankistrodemus, Scenedes-mus и Chlorella. Блок предназначен для наработки первичной продукции. В нем реализуется первое звено пищевой цепи.

5. Блок культивирования зоопланктона. Представляет собой емкость глубиной 2,5 м, объемом 40 м3 и рабочей поверхностью 20 м2. В основном заселен видами Daphnia, Ceriodaphnia, Copepoda, Rotifera, Ostracoda, Protozoa. Здесь происходит дальнейшая переработка органического вещества.

6. Бассейн для выращивания рыбы и тропических водных растений. Разделен на две секции. Один танк имеет глубину 2,3 м, площадь поверхности 12 м2 и объем 27 м3. Второй танк, предназначенный для водных растений и рыб, имеет объем равный 9 м3. Культивируют водные растения: Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes, Hydrocleis nimphiodes и тропические папоротники видов: Azolla filiculoides, Salvinia auriculata, а также ряску Lemna minor (растение умеренной зоны). Здесь же культивируют рыбную поликультуру, представляющую собой смесь рыб умеренной и тропической зон, например, Tilapia marie, Saroserodon sp., paco (Colossoma spp.), algae grazer (Pterygoplichthys gibbiceps) и различные виды карпов (Cyprinus carpio, Carassius auratus, Ctenopharyngodon idella).

7. Блок гидропоники. Представляет собой 5 каналов каждый объемом по 0,7 м3 и размером: длина - 6 м, ширина - 0,4 м, глубина 0,3 м. Общая поверхность каналов составляет 12 м2. Выращиваются растения типа томатов (Lycopersicon sp.) и ивы (Salix dasyclados).

8. Водная лесенка. Составляет часть архитектуры. Предназначена для аэрирования воды.

9. Предвыпускной биопруд. Общий объем 40 м3. В нем культивируются благородные породы рыб вида Astacus astacus. Из этого пруда воду выпускают самотеком в заросли ивняка (Salix dasyclados). Здесь она профильтровывается через почву. Отсюда ее отводят в Балтийское море.

Пока трудно судить о себестоимости очистки воды на установках типа "живая машина". По-видимому, она достаточно высока и поэтому рано говорить о применении живых машин для водообработки в условиях индивидуального дома с небольшим расходом воды. Тем не менее, работа по адаптации технологии для очистки воды в индивидуальном доме ведется. В соответствии с этой технологией предполагается кухонные отходы обрабатывать отдельно от других бытовых отходов [8].

 

 


ООО «Сибирские водные технологии »
www.water-tec.ru