Методы очистки сточных вод

Как очистить сточные воды: выбор способа получения чистой жидкости

Многие люди, пользуясь очищенной водой, даже не подозревают, какими методами это достигнуто. Тем не менее, сейчас существует ряд способов очистки, таких как: механический, биологический, биохимический. химический, физико-химический, которые, в свою очередь, подразделяются на виды. В ряде случаев эти методы применяются комплексно. Какой из них наиболее эффективен — об этом будет речь ниже.

Очищение воды от присутствующих в ней различного рода примесей, тяжелых металлов и их соединений — кропотливый технологический процесс. Сейчас есть множество методов получения чистой жидкости, различаются способы очистки сточных вод по степени загрязнения и концентрации примеси в воде.

Схема способов очистки.

Схема способов очистки.

Зачем чистить стоки?

Главной целью очищения является разрушение загрязнений различной природы и их удаление. Это сложный производственный процесс, готовая продукция которого представляет собой очищенную воду. Её параметры доведены до установленных нормативов. Причем требования, предъявляемые к воде для различных целей, существенно отличаются и неуклонно усиливаются.

Методы очистки

Выбор способа очистки зависит от типа загрязнений. Чаще всего максимальная фильтрация достигается комбинированием различных методов.

Из всего разнообразия существующих методов можно выделить основные виды:

  1. Механический — очистка сточных вод осуществляется от нерастворимых примесей.
  2. Химический. На этом этапе происходит обезвреживание кислот и щелочей.
  3. Биохимический. Вместе с химическими реагентами используются микроорганизмы, которые в качестве пищи употребляют загрязнения.
  4. Биологический. Водоочистка происходит без применения химикатов.
  5. Физико-химическая очистка сточных вод включает в себя несколько видов, каждый из которых будет рассмотрен ниже.

Механический

Комплексная очистка сточных вод.

Комплексная очистка сточных вод.

Используют для предварительного очищения стоков от нерастворимых загрязнений и применяют в комплексе с другими видами. Сама очистка осуществляется в несколько этапов.

Очищение

В процессе отстаивания частицы, с удельным весом большим, чем у воды, оседают на дно, а с меньшим — поднимаются на поверхность. К легким можно отнести масла, нефть, жиры, смолы. Подобные примеси присутствуют в производственных стоках. Впоследствии происходит их удаление из очистных сооружений и отправка на обработку.

Важно! Чтобы отделить природные твердые взвеси пользуются особым вариантом отстойников — песколовками, которые выполняются трубчатыми, статическими или динамическими.

Процеживание и фильтрация

Для отделения крупных загрязнений в виде бумаги, тряпок и пр. служат решетки. Для улавливания мелких частиц при механическом способе очищения воды используют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры. С этой же целью применяют микропроцеживатели, состоящие из барабана, снабженного сеткой. Смыв отделенных веществ в бункер-уловитель происходит под воздействием воды, которая подается через форсунки.

Биохимический

Система очистки сточных вод, которая в процессе работы вместе с химикатами использует специальные микроорганизмы, бывает двух видов:

Первые осуществляют водоочистку в естественных условиях. Это могут быть водоемы, поля орошения где необходима доочистка почвы. Для них характерна низкая эффективность, большая зависимость от условий климата и необходимо наличие больших площадей.

Вторые функционируют в обстановке искусственной среды, где для микроорганизмов создаются благоприятные условия. Это заметно повышает качество очистки. Такие станции можно поделить на три вида: аэротенки, био- и аэрофильтры.

  1. Аэротенки. Продуктивная биомасса представляет собой активный ил. При помощи специальных механизмов он смешивается с доставленными стоками в единую массу.
  2. Биофильтр — это устройство, где предусмотрена фильтрующая засыпка. Для неё используют такие материалы, как шлак, керамзитовый гравий.
  3. Аэрофильтр сооружен по такому же принципу, но в фильтрующий слой принудительно подается воздух.

Биологический

Биологические методы очистки сточных вод применяют тогда, когда имеются загрязнения органической природы. Больший эффект наблюдается при использовании аэробных бактерий. Но для обеспечения их жизнедеятельности требуется кислород. Поэтому при работе в искусственных условиях необходима закачка воздуха, что приводит к увеличению затрат.

Применение анаэробных микроорганизмов снижает расходы, однако уступает по эффективности. Для увеличения качества фильтрации производят доочистку ранее переработанных стоков. Наиболее часто с этой целью используются контактные осветлители, представляющие собой многослойный фильтр. Реже — микрофильтры.

Очистка сточных вод этим методом избавляет их от токсичных примесей, но одновременно происходит насыщение фосфором, азотом. Сброс такой воды нарушит экологическую систему водоема. Удаление азота осуществляется другими способами.

Физико-химический

Физико-химический способ очистки.

Физико-химический способ очистки.

Такой метод очистки позволяет выделять из стоков мелкодисперсные и растворенные смеси неорганических соединений и разрушать трудноокисляемые органические вещества. Существует несколько видов такой очистки, выбор которого зависит от объема воды и количества содержащихся в ней примесей.

Коагуляция

Этот вид предполагает внесение химических реактивов: солей аммония, железа и т.п. Вредные примеси оседают в виде хлопьев, после чего их изъятие не представляет трудностей. При коагуляции мелкие частицы слипаются в крупные соединения, что значительно повышает эффективность процесса осаждения. Подобный метод очистки выделяет из стоков основную часть нежелательных включений. Он находит применение при возведении промышленных очистных систем.

Флокуляция

Для ускорения процесса, при котором происходит образование осадка, дополнительно применяют флокуляцию. Молекулярные соединения флокулянта при контакте с вредными примесями объединяются в одну систему, что позволяет снизить количество коагулянта. Хлопья, выпавшие в осадок, удаляются механическим способом.

Флокулянты бывают различного происхождения: природного (диоксид кремния) и синтетического (полиакриламид). На скорость процесса флокуляции оказывают влияние порядок добавки реактивов, температура и уровень загрязнения воды, с какой частотой и силой происходит смешивание. Время нахождения стоков в смесителе — 2 мин, а контактирование с реагентами — до одного часа. После чего осуществляют осветление воды в отстойниках. Сократить затраты коагулянтов и флокулянтов позволяет двойная обработка сточных вод, когда первоначальное отстаивание проводят без применения реагентов.

Адсорбция

Важно! Существует ряд веществ, которые способны поглощать вредные примеси. На этом основывается метод адсорбции. В качестве реагентов используют активированный уголь, монтмориллонит, торф, алюмосиликаты.

Очистка сточных вод этим способом дает высокую результативность, позволяет удалять различные виды загрязнений. Адсорбция бывает двух типов: регенеративная и деструктивная.

Первый вариант обусловлен удалением вредных примесей из реагента и лишь после этого происходит их утилизация. Во втором — они уничтожаются одновременно с адсорбентом.

Экстракционный

Вредные примеси помещают в смесь, состоящую из двух жидкостей, которые не растворяются одна в другой. Применяют тогда, когда необходимо удалить из стоков органические вещества.

Метод основан на добавлении определенного объема экстрагента. При этом вредные вещества оставляют воду и концентрируются в созданном слое. Когда их содержание достигает максимального значения, экстракт удаляется.

Метод ионного обмена

Благодаря обмену, происходящему между контактирующими фазами, можно выводить радиоактивные элементы: свинец, мышьяк, ртутные соединения и т.д. При высоком содержании токсичных веществ этот метод особенно эффективен.

Химический

Все химические методы очистки сточных вод основаны на добавлении реагентов, которые преобразуют растворенные вещества в состояние взвеси. После этого они удаляются без каких-либо трудностей.

В качестве реактивов применяют:

  • окислители (озон, хлор);
  • щелочи (сода, известь);
  • кислоты.

Нейтрализация

Очистка сточных вод подобным способом нейтрализует патогенные бактерии, выводит уровень рН на требуемый норматив (6,5-8,5). Для этого применяют следующие методы:

  • смешивают щелочи и кислоты в форме жидкостей;
  • вводят химические реагенты;
  • фильтруют стоки, содержащие кислоты;
  • нейтрализуют газы с помощью щелочей и кислоты — раствором аммиака.

Окисление

Когда не удалось удалить примеси механическим способом и отстаиванием, используют окисление. Реагентами в этом случае выступают озон, бихромат калия, хлор, пиролюзит и др. Озон применяется редко из-за высокой стоимости процесса и при большой концентрации он взрывоопасен.

Важно! Суть метода: восстанавливается физическое состояние всех вредных загрязнений, а затем удаляют их методом флотации, отстаиванием или фильтрацией.

Когда необходимо произвести очищение от мышьяка, ртути, хрома используют этот метод.

Флотация

Метод флотации - очистка под воздействием воздуха под высоким давлением

Метод флотации — очистка под воздействием воздуха под высоким давлением

Это способ, при котором всплытие мусора на поверхность достигается добавлением в сточные воды вихревых потоков воздуха. Эффективность метода будет зависеть от гидрофобности частиц. Устойчивость воздушных пузырей к разрушению повышают добавкой реагентов.

Эффективность очистки сточных вод различными методами для наглядности можно представить в виде таблицы.

Переработанные осадки, которые являются результатом очистки бытовых сточных вод и некоторых промышленных отраслей могут быть использованы сельским хозяйством в качестве удобрений.

Методы

Очистка сточных вод – комплекс мероприятий, в результате которых происходит разрушение или устранение вредных веществ. В соответствии с количеством сточных вод и типом загрязнителей прибегают к конкретным методам очистки – биологическим, биохимическим, механическим или физико-химическим.

Иногда требуется комбинированный метод (совокупность нескольких). Ниже подробно рассмотрены основные пути очистки сточных вод.

Биологические и биохимические способы очистки сточных вод

фото 756-2

Чтобы избавиться от загрязнений органического происхождения, прибегают к биохимическим способам. Их сущность заключается в применении специальных микроорганизмов, которые способны расщеплять органические соединения на простые компоненты:

  • воду;
  • углекислый газ;
  • минеральный осадок.

Такие бактерии находятся в воде регулярно, однако их концентрация невысока, поэтому естественное очищение происходит не быстро.

При биохимической очистке прибегают к воздействию аэробных или анаэробных микроорганизмов.

Ниже приведена их сравнительная характеристика.

Аэробные микроорганизмы Анаэробные микроорганизмы
Они способны переработать сложные соединения органического происхождения. На фоне окисления они распадаются на углекислый газ, воду и минеральный осадок.

Очистка может осуществляться в естественных или искусственно созданных условиях. Ниже рассмотрены основные способы.

Биологические пруды

Биологические пруды – искусственно созданные резервуары малой глубины. Они предназначены для очистки и доочистки сточных вод в совокупности сооружениями.

Технологическая схема процесса следующая:

  • Микроорганизмы применяют для окисления загрязнений кислород, который образуется в результате фотосинтеза.
  • Поскольку водоросли потребляют двуокись углерода и аммонийный азот, который выделяется в результате разложении органических веществ, требуется придерживаться оптимальных условий – температуры и рН.
  • Пруды обустраивают в несколько ступеней, общая продолжительность пребывания в них составляет несколько дней.

Высокая результативность достигается летом. Различают несколько видов прудов:

Наименование Специфика
Проточные пруды Их особенность заключается в том, что стоки не разбавляются речной водой
Анаэробные пруды Они подразумевают применение анаэробных методик. Глубина прудов – 2-3 метра
Проточные водоемы В отличие от проточных прудов, стоки разбавляют посредством речной воды
Контактные водоемы Сущность очистки заключается в том, что в стоячей воде биохимическое окисление происходит значительно быстрее.

Конструкции с аэробным разложением

Сооружения по локализации в них биомассы подразделяются на две основные группы:

    (биомасса локализируется во взвешенном состоянии). Они представляют собой железобетонные конструкции прямоугольной формы, разделенные перегородками.
  1. Биофильтры (биомасса фиксируется на неподвижном материале, который сточная вода обтекает тонким слоем). Это резервуары, заполненные крупнозернистым материалом, бывают с одной или двумя ступенями очистки.

Конструкции с анаэробным разложением

Анаэробное разложение происходит с выделением метана, воды и углекислого газа.

Наиболее распространены следующие типы очистных сооружений:

  1. Септики. Сооружения могут быть с одной, двумя или тремя камерами, они используются для обслуживания небольших объектов. Подходят только для предварительной очистки стоков, после чего требуется доочистка.
  2. Отстойники. В отличие от септиков, разложение органических примесей протекает эффективно и быстро.
  3. Метантенки. Они представляют собой закрытые резервуары, где процесс минерализации органического вещества выполняется при искусственном подогреве.

фото 756-3

Механические виды

Механические способы являются самыми простыми, позволяют устранить около 85% нерастворимых примесей различной дисперсии (в частности, песок). Для их осуществления используют различные сооружения:

  • решетки;
  • песколовки;
  • септики;
  • песчаные фильтры.

Механические способы, как правило, предварительные перед биологической очисткой.

Существует три главных метода:

  • Процеживание. Сточные воды пропускают сквозь решетки из стали, после чего извлекают крупные нерастворимые примеси. Решетки очищают от осадка, а очищенные воды направляют на следующий этап.
  • Отстаивание. На этом этапе происходит устранение взвешенных частиц. Первоначально частицы оседают на дне (гравитация), а за счет выталкивающих сил оказываются на поверхности. В процессе выделяются вещества фракцией менее 0,25 мм.
  • Фильтрование. Осуществляется очищение сточных вод с большим содержанием тонкодисперсных примесей. В роли фильтровального материала может выступать песок или гравий.

Химические

Сущность химических способов заключается в ведении специальных веществ. При осуществлении нейтрализации кислот и щелочей вводят специальные реагенты (известь, аммиак), а при осуществлении окисления — различные окислители (перманганат калия, газообразный и сжиженный хлор).

Это позволяет устранить токсичные соединения. К этим мероприятиям прибегают с целью устранения растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения.

фото 756-6

Основные физико-химические методы

При проведении физико-химических методик происходит устранение примесей неорганического происхождение и разрушение примесей органического происхождения.

К ним относятся следующие методы:

  • Флотация. Через сточные воды пропускается воздух. Газовые пузырьки захватывают поверхностно-активные вещества (ПАВ), масла и ряд иных загрязнений, формируя на поверхности пенообразный слой, который с легкостью устраняется;
  • Коагуляция. Этот способ подразумевает введение коагулянтов (к примеру, солей аммония или меди) с целью формирования осадков в виде хлопьев, которые, как и пенообразный слой, без проблем устраняются;
  • Сорбция. С помощью данной методики происходит извлечение ценных растворимых веществ с дальнейшей утилизацией. Для ее проведения используют вещества, способные поглощать загрязнения (например, силикагель или активированный уголь).

Комбинированные типы

Комбинированные способы подразумевают одновременное проведение сразу нескольких методик. Это позволяет добиться максимального эффекта.

Выбор методик напрямую зависит от специфики промышленных стоков и водоема, в который сливается вода. Чаще всего проводят механическую очистку, затем биологическую и в самом конце и физико-химическую.

фото 756-7

Дезинфекция

Практически во всех типах сточных вод находятся опасные патогенные микроорганизмы, поэтому нельзя пренебрегать мероприятиями по дезинфекции.

Посредством специальных установок ультрафиолетового облучения осуществляется окончательное обеззараживание стоков. Эта методика является наиболее безопасной. Кроме нее прибегают к электролизу и хлорированию.

Наилучшие доступные технологии (НДТ)

НДТ – современные технологии, основная задача которых заключается в решении актуальных экологические проблем различных промышленных предприятий. Наилучшие доступные технологии подразумевают значительное снижение внедрения в сточные воды, как опасных веществ, так и тех, которые не разлагаются со временем.

С этой целью может потребоваться:

  • отказаться от применения хлора и особо опасных реактивов во время осуществления технологического процесса;
  • организовать отдельный сбор и устранение остатков используемых веществ;
  • внедрить в производство безопасные для окружающей среды реагенты (вместо химикатов, которые не разлагаются).

Особой эффективностью обладает устранение загрязняющих веществ в зависимости от фазово-дисперсного состава. Для этого предложено отделение твердой фазы сточных вод посредством фильтрации, отделение быстрооседающих частиц в песколовках и гидроциклонах и глубокая очистка от взвешенных веществ посредством мембран.

С помощью радиационной методики удается подвергнуть загрязняющие вещества окислению и разложению за короткий промежуток времени. При озонировании не образуются вредные для окружающей среды вещества.

Заключение

К качеству воды предусмотрены высокие требования, поэтому выбор наиболее подходящей схемы ее очистки – не простая задача. Очистка сточных вод – обязательная процедура.

В ходе нее устраняются различные патогенные микроорганизмы, наносящие вред здоровью человека и состоянию окружающей среды. Благодаря многообразию способов удается подобрать наиболее эффективную методику для конкретного типа загрязнителей.

Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод представляет собой целый комплекс мероприятий проводимых с целью удаления загрязнений, содержащихся как в бытовых, так и в промышленных сточных водах. Обычно такая очистка проводится в КОС установках.

Очищение проводится в несколько этапов:Сброс очищенных стоков из городского коллектора

• дезинфекция сточных вод.

Механический этап

На этом этапе проводится предварительная очистка сточных вод, стекающих на очистные сооружения. При этом происходит не только их подготовка к биологической очистке, но и задержание различных нерастворимых примесей.

К сооружениям, которые используются при механической очистке сточных вод, относят:

Для задержания каких-либо крупных загрязнений минерального и органического происхождения, прежде всего применяют решетки, а при необходимости более полного выделения различных грубодисперсных примесей используют сита. Максимальная ширина каждого из прозоров решетки не превышает 16 мм. Отбросы, образовавшиеся на решетках, либо дробятся и направляются с остальными осадками очистных сооружений для совместной переработки, либо вывозятся в специальные места, где осуществляется обработка промышленных и твердых бытовых отходов.

Затем сточные воды проходят через специальные песколовки, на которых под действием силы тяжести осаждаются мелкие частицы (шлак, песок, бой стекла и т.п.), и жироловки, где с поверхности воды путем флотации удаляются гидрофобные вещества. Песок, образующийся на песколовках, обычно складируют или используют в дорожных работах.

Мембранная технология, которая в последнее время является наиболее перспективным способом для очистки стоков, применяется комплексно с традиционными способами для очень глубокой очистки сточных вод и их возврата в производственный цикл.

После такой очистки для последующего выделения взвешенных веществ воды поступают на первичные отстойники. При этом БПК снижается до 20-40%.

В результате проведенной механической очистки количество минеральных загрязнений снижается на 60-70%, а БПК – на 30%. Кроме того, проведение данного этапа очистки очень важно для установления равномерного движения стоков (их усреднения), что позволяет избежать значительных колебаний объема сточных вод на следующем -биологическом этапе.

Биологический этап

На данном этапе происходит деградация органической составляющей стоков микроорганизмами (простейшими, бактериями), минерализация вод, удаление фосфора и органического азота и снижение БПК5. Могут быть использованы не только аэробные, но и анаэробные микроорганизмы.

Биологическая очистка может производиться несколькими способами, но самыми основными считаются активный ил (аэротенки), метантенки (анаэробное брожение) и биофильтры.

В первичных отстойниках, в которые попадают стоки на данном этапе, происходит осаждение взвешенной органики. Отстойники – железобетонные резервуары, глубина которых составляет пять метров, а диаметр – 40 и 54 метра. Снизу в их центры подаются стоки, затем осадок скапливается в центральном приямке, а специальный поплавок, находящийся сверху, сгоняет в бункер все легкие загрязнения.

Кроме того, после аэротенков и первичных отстойников устанавливается вторая линия отстойников, включающая илососы. С их помощью со дна отстойников очистных сооружений хозяйственных и промышленных стоков удаляется активный ил.

Физико-химический этап

На данный момент из-за применения оборотных систем водоснабжения существенно увеличилось использование физико-химических методов очистки стоков, главными из которых являются:

• ионообменная, электрохимическая очистка;

• выпаривание, последующее испарение и кристаллизация.

Такие методы используются для очистки от различных растворенных примесей и взвешенных частиц.

Дезинфекция сточных вод

При помощи установок ультрафиолетового облучения происходит окончательное обеззараживание стоков предназначенных для сброса в водоем, либо на рельеф местности. Также, кроме ультрафиолетового облучения, для обеззараживания очищенных сточных вод на протяжении 30 минут проводится обработка хлором.

Хлор уже довольно давно используют как основной обеззараживающий реагент на многих очистных станциях. Но так как хлор является очень токсичным химическим веществом и может представлять огромную опасность для окружающей среды, то очистные предприятия для обеззараживания стоков начали рассматривать варианты других реагентов: дезавит, гипохлорит и озонирование.

Мобильные устройства водоочистки

Кроме стационарных станций очистки сточных вод существуют мобильные станции водоочистки. Они применяются в тех случаях, когда есть необходимость очистить небольшой объем стоков, либо делать это нужно непостоянно. Как правило, в состав данного устройства входит барботер, угольный фильтр, емкость обеззараживания и циркуляционный насос.

Термическая утилизация

К сожалению, химреагентная и механическая очистка могут не дать необходимых результатов. Тогда, в качестве альтернативного метода используется термическая утилизация технологических стоков, при которой происходит сжигание сточных вод в печах или горелках. В России широко применяется огневой метод – надежный, универсальный и относительно недорогой.

Его суть заключается в том, что сточные воды, находящиеся в мелкодисперсном распыленном состоянии, впрыскиваются в факел, который образуется в процессе сжигания жидкого или газообразного топлива. При этом вода испаряется, а различные вредные примеси сгорают.

Жители частных домов чаще других сталкиваются с такими проблемами, как засорение септиков, заторы в локальной канализации, скопление ила в колодцах и подтопление участков. Некоторые стараются решить возникающие проблемы старыми методами, затрачивая на это довольно внушительное количество времени и усилий. Альтернативой в ряде ситуаций может служить илососная машина – агрегат, позволяющий откачивать и перевозить различные жидкие и полужидкие отходы (в том числе, жиросодержащие).

Очистка сточных вод: способы и современные методики

Сточные воды, образуются в процессе жизнедеятельности человека, поступая в водоемы, становятся одним из наиболее серьезных источников загрязнений, негативно влияющих на здоровье человека. Для сокращения загрязненности водоемов, применяется комплекс мероприятий по очистке сточных вод – удалению из них загрязнений. Стоки, в зависимости от их происхождения, подразделяются на следующие виды:

  1. Бытовые или хозяйственно-фекальные, к которым относятся поступления от жилой застройки и общественных зданий;
  2. Производственные – образующиеся в технологических процессах и отводимые с территорий промышленных предприятий;
  3. Дождевые, собираемые при выпадении дождей, таянии снега и мойки территорий.

Виды загрязнений

Стоки различного происхождения, содержат разнообразные загрязняющие вещества.

Бытовые загрязнены всевозможными органическими примесями, в том числе остатками пищи, и несут в себе огромное количество бактерий, как нейтральных, так и болезнетворных. Основная задача обработки таких стоков – извлечение крупных и мелких включений, окисление содержащейся в них органики, с целью снижения нагрузки на окружающую среду и дезинфекция.

Производственные стоки, также в зависимости от характера их образования, могут содержать разнообразные органические ингредиенты, например сток молокозаводов, минеральные включения и другие, вредные для жизни соединения. Жидкие отходы, образующиеся на предприятиях металлообработки, имеют в своем составе металлы, в том числе тяжелые, которые при попадании в организм человека могут оказать негативное влияние на его здоровье.

Дождевые стоки смывают с территорий органические примеси, взвешенные частицы (песок, глина и т.д.) и нефтепродукты.

Виды загрязнений

Стоки различного происхождения, содержат разнообразные загрязняющие вещества.

Для очистки применяют различные способы, которые зависят от природы образования жидкостей, их состава и количества. Рассмотрим методы обработки хозяйственно-бытовых вод, т.к. они составляют наибольшую часть стоков.

Методы очистки хозбытовых сточных вод

Сточные воды, поступая на очистные сооружения, проходят несколько ступеней переработки:

  • механическая;
  • биологическая;
  • обеззараживание.

Механическая очистка

Для механической стадии применяют следующее оборудование: решетки, песколовки, отстойники, фильтры. Первое сооружение, на которое попадают стоки – решетки. Представляют собой набор стержней, установленных вертикально или с наклоном на которые крупные включения задерживаются. Рекомендованный прозор между прутьями – 16 мм. Задержанный мусор с решеток удаляется вручную (для малых станций) или с помощью механических граблей. Собранный мусор собирается в специальный контейнер, затем вывозится на свалку.

Механическая очистка

Для механической стадии применяют следующее оборудование: решетки, песколовки, отстойники, фильтры

Следующий этап – отстаивание в песколовках, которые представляют собой прямоугольные или круглые в плане сооружения. При поступлении в песколовку, скорость движения снижается, и оседают тяжелые ингредиенты, в основном минерального происхождения (песок). Эти частицы несут на себе все загрязняющие вещества. Песок оседает на дно песколовки, перемещается скребками или смывается в пониженную часть в приямок, затем насосами или водоструйными аппаратами удаляется на песковую площадку. После подсушивания песок должен быть обеззаражен и может применяться, в том числе для планировочных работ.

После предварительной очистки вода поступает в первичные отстойники, которые в зависимости от направления движения в них, подразделяются на горизонтальные, радиальные и вертикальные. Выбор определяется производительностью сооружений. При небольшой производительности, могут применяться вертикальные, при средней – горизонтальные, для больших станций используют радиальные. Принцип действия отстойников одинаков – при снижении скорости движения выделяются примеси различной крупности. Скорость движения в отстойных сооружениях определяется нормативными документами. Примеси оседают на дно, затем скребками, струями жидкости или под действием собственного веса перемещаются к приямкам, затем перекачиваются для дальнейшей переработки. Существуют разнообразные методы интенсификации отстаивания, в первую очередь это реагентная обработка, когда добавляют химические вещества, способствующие укрупнению взвешенных частиц. Более крупные частицы оседают быстрее. Другой способ – тонкослойное отстаивание, когда в отстойник помещают набор полок и процесс идет быстрее, за счет уменьшения высоты оседания.

Вторичные отстойники относятся к конструкциям мехочистки, но располагаются после стадии биологической очистки, которую рассмотрим в следующем разделе. Вторичные, так же как и первичные подразделяются на горизонтальные, радиальные и вертикальные, но выделяются в них не взвешенные вещества, а активный ил, который образуется в аэротенках или биофильтрах.

Механическая очистка

Следующий этап – отстаивание в песколовках, которые представляют собой прямоугольные или круглые в плане сооружения.

Для глубокой доочистки от загрязнений применяют фильтрование. Процесс этот завершает технологическую схему и используются в случаях жестких требований к качеству стока, сбрасываемого в водные объекты. Доочистку выполняют на фильтрах разных конструкций, выбор которых зависит от производительности сооружений и загрязнений. Фильтрование осуществляется через различные загрузки, преимущественно природные материалы различной крупности, наиболее популярный из которых – кварцевый песок.

Биологическая очистка

Отстоянные стоки поступают в аэротенки – установки биологической окисления. В аэротенках воды смешиваются с активным илом – хлопьевидными соединениями бактерий, сюда же подается воздух в виде мелких пузырей. Бактерии в присутствии воздуха активно поглощают органические ингредиенты, происходит их окисление и увеличение количества активного ила. Смесь перетекает во вторичный отстойник, где ил оседает, затем часть ила отводится на обработку, часть возвращается в аэротенк. При небольшой производительности вместо аэротенков применяются биофильтры – конструкции башенного типа, заполненные специальной загрузкой и вентилируемых снизу. Бактерии поселяются на загрузке. Жидкость, двигаясь сверху вниз через загрузку, контактирует с бактериями в присутствии воздуха и интенсивно очищается.

Обеззараживание

Очищенные жидкости содержат большое количество бактерий, в том числе патогенных, поэтому перед сбросом в водоем они должны быть обеззаражены. Для дезинфекции применяются:

  • санобработка хлорсодержашими реагентами;
  • озонирование;
  • ультра-фиолетовое облучение.

Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки. Хлорирование подразумевает применение хлора – токсичного вещества, поэтому работа с ним требует особой осторожности. Жидкость после хлорирования должна быть выдержана не менее получаса для удаления хлорных соединений. Для этого применяют контактные резервуары.

Обеззараживание

Очищенные жидкости содержат большое количество бактерий, в том числе патогенных, поэтому перед сбросом в водоем они должны быть обеззаражены

Такие резервуары при большой производительности, занимают значительные площади. Озонирование – дорогостоящая энергоемкая процедура и осуществляется в герметичных конструкциях. УФ обеззараживание ограниченно по производительности.

Обработка осадков

В процессе переработки хозбытовых стоков, в первичных отстойниках происходит выделение первичного осадка, после аэротенков, во вторичных отстойниках выделяется активный ил.

Переработка и последующая утилизация образующихся осадков – одна из наиболее серьезных задач канализации. Сложность задачи определяется их большим объемом и свойствами. Ка кправило, осадки – это труднофильтруемые суспензии органического происхождения. Объем их, в зависимости от состава и технологической схемы, составляет 0,5 – 10 % от расхода поступающего на очистные комплексы. Их влажность составляет 90 – 99 %, большая часть влаги находится в связанном состоянии. Содержащиеся в них бактерии и гельминты требуют проведения серьезного обеззараживания перед дальнейшим использованием.

Обработка осадков

Переработка и последующая утилизация образующихся осадков – одна из наиболее серьезных задач канализации.

Для перевода основной части органики в минеральную форму, используют метановое сбраживание и аэробную стабилизацию. Метановое сбраживание производится в метантенках, где под действием высокой температуры происходит минерализация осадка, при этом выделяется газ – метан, который также можно использовать на очистных сооружениях для собственных нужд. Сложность заключается в загрязненности газа примесями. При сбраживании, кроме минерализации, решается вопрос обеззараживание.

Аэробная стабилизация применяется для минерализации активного или. Процесс представляет собой активную аэрацию ила в сооружениях аналогичных аэротенкам. Следующим этапом переработки осадков является их обезвоживание. Для обезвоживания используют естественные методы (подсушивание на иловых площадках) и механические (на ленточных или камерных фильтр-прессах, центрифугах, вакуум-фильтрах). Перед обезвоживанием, для перевода влаги из связанной формы в свободную, обрабатывают реагентами или флокулянтами. Обезвоженный осадок влажностью 70 – 80 % (зависит от способа обезвоживания), подается на дальнейшую переработку – обеззараживание – в основном термическими методами.

После дезинфекции осадок пригоден к использованию в качестве ценного удобрения.

Станция для очистки сточных вод

Методы очистки сточных вод

Сточные воды и их очистка – на сегодняшний день эта тема волнует многих, потому что существует целый ряд предприятий, в результате работы которых происходит загрязнение вод. Что же такое сточные воды, что они представляют собой? Это воды, которые были загрязненными в результате отходов производственного и бытового характера. Обычно такие воды удаляются с территории с помощью канализации. Помимо этого, к сточным можно отнести и те воды, которые возникли после атмосферных осадков на территории, где расположены населенные пункты и предприятия.

Таким образом, можно выделить три основных вида:

  • Атмосферные;
  • Хозяйственно-фекальные (бытовые);
  • Промышленно-производственные.

Существуют такие методы очистки сточных вод:

  • Механический способ;
  • Химический;
  • Физико-химический метод очистки;
  • Биохимический (биологический).
  • Механохимический.

Рассмотрим немного конкретней каждый из представленных методов.

Механические способы очистки сточных вод актуальны для уничтожения из сточных вод взвешенных примесей в твердом состоянии. Этот метод осуществляется путем флотации, отстаивания или фильтрации.

В зависимости от размеров частиц, для их улавливания используют нефтеловушки, песколовки, решетки, отстойники, сита. Механический вид очистки используется с целью, чтобы можно было подготовить воду для очистки в дальнейшем, ведь с помощью такого способа моно уничтожить лишь загрязнения крупных размеров.

Химический метод

Загрязнения убираются из сточных вод благодаря проведению реакции меду загрязнениями и реагентами, которые специально вводятся в воду. Эти реакции представлены реакциями восстановления и окисления, реакции, которые сопровождаются выделением газа, реакции, в результате происхождения которых возникают соединения, которые способны выпадать в осадок. Химический метод очистки применяют лишь в некоторых случаях.

Механохимическая очистка

Она нужна для того, чтобы можно выбор удалять из жидкости нерастворенные виды загрязнений. При таком вид очистки в жидкость добавляются специальные вещества – коагулянты, они способны удалить все загрязнения.

Физико-химическая очистка

Из воды можно убрать вещества органического характера, тонкодисперсные вещества и неорганические вещества, находящиеся в нерастворенном состоянии. К физико-химическим способам можно отнести следующие: окисление, электрокоагуляция, электролиз, экстракция, ионообменный метод, флокуляция, коагуляция, сорбция.

Очень важно провести механическим путем обезвоживание осадка. Этот процесс проводится с применением декантеров (центрифуг), ленточных прессов и фильтров-прессов с камерами. Каждая технология может похвастаться своими положительными сторонами, но также имеет и негативные стороны. С целью обезвоживания обычно используется флокулянт (реагент), это усиливает эффективность.

Биологическая очистка

Такая очистка проводится после механической. Из жидкости уничтожаются все оставшиеся вилы загрязнений. Это происходит благодаря воздействию специальных микроорганизмов, которые могут в результате своей жизнедеятельности сделать минерализованными органические вещества. Этот метод моет проходить в условиях, которые очень близки к природным (к примеру, в биологических прудах). Также и в условиях, которые были специально созданы (например, биологические фильтры).

Как выбрать методы очистки

Методы очистки воды достаточно разнообразны, по этой причине выбрать оптимальный вариант – не простая задача. Это объясняется тем, что в водах находится много видов загрязняющих веществ, а требования к очищенному продукту достаточно высоки. Чтобы выбрать метод очищения, нужно учитывать и состав, и дальнейшие требования к готовому продукту. Чтобы получить техническую воду нужно обязательно оценивать метод очистки с экономической стороны. Экономически выгодными являются системы очистки с замкнутым механизмом использования.

Обеззараживание сточных вод

Чтобы провести обеззараживание (дезинфекцию) сточных вод применяется хлор или же хлорная известь. Используются специальные емкости, в которых происходит соединения хлора или хлорной извести с жидкостью. По своей конструкции данные резервуары напоминают отстойники. В процессе возникает осадок, его нужно обработать. Делают это такими способами:

  • С помощью сушки;
  • Обезвоживания;
  • Перегнивания (сбраживания).

Также используют приборы с ультрафиолетовым облучением. Его используют вместе с обработкой хлором на протяжении получаса.

Кроме стационарных станций очищения есть и мобильные очистные станции. Они подходят для очистки небольших объемов жидкости.

Если все перечисленные методы очистки производственных сточных вод бессильны и не могут дать необходимого результата, то в таком случае проводят термическую утилизацию. Сточные воды сжигают в разных установках, печках, горелках.

За границей популярным является термическое разложение, но, к сожалению, этот способ достаточно дорогой, поэтому в нашей стране он не распространен. У нас используется другой метод. Он предусматривает впрыскивание технологических стоков в распыленном состоянии в факел, которые, когда сжигает, образует жидкое топливо. Жидкость при этом испаряется, и все вредные вещества разлагаются до воды и углекислый газ.

Методы очистки сточных вод

Сточные воды – это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды, и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территорий населенных пунктов и промышленных предприятий в результате атмосферных осадков или полива улиц.

В зависимости от происхождения, вида и состава сточные воды подразделяются на:

· бытовые сточные воды (от туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц), поступающие от жилых и общественных зданий , от бытовых помещений производственных зданий;

· производственные сточные воды, использованные в технологических процессах и не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству. К этой категории относятся воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых;

· поверхностные сточные воды, образованные атмосферными осадками, таянием снегов, поливом и мытьем улиц.

В практике используется также понятие городские сточные воды, которые представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод в самых различных количественных соотношениях. Отведение бытовых, производственных и поверхностных вод может быть как совместным, так и раздельным.

Состав сточных вод

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси, содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состоянии. Степень загрязнения сточных вод оценивается концентрацией, т.е. массой примесей в единице объема, мг/л или г/м 2 . В бытовых сточных водах органические загрязнения составляют около 58%, а минеральные – около42%. Наиболее сложны по составу сточные воды промышленных предприятий, они отличаются разнообразием и многократным превосходством по количеству загрязнителей и степенью токсичности. Производственные сточные воды делятся на воды загрязненные и не загрязненные (условно чистые).

Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три группы:

1. Загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.).

2. Загрязненые преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности).

3. Загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности, заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и др.).

Кроме вышеуказанных трех групп загрязненных производственных сточных вод имеет место сброс нагретых вод в водоемы, что является причиной так называемых тепловых загрязнений.

В настоящее время существует большое количество методов очистки сточных вод. В соответствии с процессом, реализуемом при очистке, принято разделять все методы на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка сточных вод.

Для очистки сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, обработку в поле действия центробежных сил, фильтрование.

Процеживание, как первичная стадия обработки, реализуется в решетках и волокноуловителях, в которых отделяются нерастворенные примеси размером 25 мм и более.

Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) нерастворенных примесей с плотностью большей (меньшей) плотности воды. Для этого используются песколовки, отстойники, жироуловители. Песколовки, используемые для тяжелых минеральных примесей, устанавливаются перед другими отстойниками.

Отделение механических примесей в поле действия центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах, центрифугах. Гидроциклоны значительно производительнее отстойников, в них происходит сепарация частиц твердой фазы, во вращающемся потоке жидкости удаляются стекло, строительные материалы, окалина, керамика и пр.

Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрации применяется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как эти методы сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений. В качестве фильтрующих материалов используют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п.

Физико-химическая очистка сточных вод.

Физико-химические методы используются для очистки сточных вод, в основном, от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Использование оборотных систем водоснабжения увеличивает роль физико-химических методов. К данной категории методов относятся: флотация, экстракция, нейтрализация, ионообменная очистка, гиперфильтрация, выпаривание, испарение, кристаллизация.

Флотация используется для очистки загрязненных вод от маслопродуктов. Подача воздуха под напоров в флотационную камеру способствует интенсификации процесса всплывания маслопродуктов и образования пены на водной поверхности. Пена сгребается сверху специальным механизмом в пеносборник, а очищенная (осветвленная) вода отводится из нижней части камеры. Время процесса 15-20 мин.

Экстракция основана на процессе перераспределения примесей сточных вод в смеси двух взаимно нерастворенных жидкостей (сточной воды и экстрагента).

Нейтрализация предназначена для вылеления из сточных вод кислот, щелочей, а также солей металлов на основе кислот и щелочей. Нейтрализация кислот и их солей осуществляется щелочами или солями сильных щелочей: едким натром, едким калием, известью, известняком, доломитом, мрамором, мелом, магнезитом, содой, отходами щелочей и т.п. Широко используется дешевый и доступный реагент – гидроокись кальция (гашеная известь). Для нейтрализации щелочных вод (сточные воды целлюлозно-бумажной, текстильной промышленности) используют серную, соляную, азотную и другие кислоты. В результате процесса нейтрализации создается нейтральная среда с показателем рН=6-7.

Сорбция применяется для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбента используют золу, торф, опилки, шлаки, глину, активированный уголь. Из сточных вод извлекают ценные растворенные вещества, пригодные для последующего применения, а очищенные воды часто применяют для оборотного водоснабжения.

Ионообменная очитка применяется для обеспечения и очистки сточных вод от ионов металлов и их примесей. Очистка осуществляется ионитами – синтетическими ионообменными смолами, применяемые в виде гранул размерами от 0,2 до 2,0 мм. Иониты – это практически нерастворимые в воде полимерные вещества, имеющие ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимся в сточной воде.

Электрическая очистка, в частности электрохимическое окисление, осуществляется электролизом и применяется для очистки сточных вод гальванических процессов, содержащих простые иониды (КCl, NaCl) или комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов. В ходе электролиза на аноде происходит окисление цианидов с превращением их в малотоксичные и нетоксичные продукты (цианаты, карбонаты, углекислый газ, азот), а на катоде – разряд ионов водорода с образованием газообразного водорода и разряд ионов меди, цинка, кадмия.

Гиперфильтрация предусматривает перенос воды и растворенного вещества через мембрану, изготовленную из полимера (ацетат целлюлозы, полиамид и т.п.) с ресурсом работы 1-2 года. Этот метод имеет малые энергозатраты, достаточно прост, легко автоматизируется, эффективен в системах оборотного водоснабжения.

Эвапорация реализуется обработкой паром сточных вод с летучими органическими веществами, которые переходят в паровую фазу и вместе с паром удаляются из сточной воды. Процессом эвапорации удаляют аммиак, этиламин, диэтиламин, фенол и т.п.

Выпаривание, испарение, кристаллизацию используют для очистки небольших объемов сточных вод с большим содержанием летучих веществ.

Биологический метод очистки сточных вод.

Биологическая очистка сточных вод применяется для выделения из них тонкодисперсных и растворенных органических веществ и основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания содержащиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, углеводы и т. п.). Процесс очистки реализуется в две стадии, протекающие одновременно, но с различной скоростью. В ходе первой стадии происходит адсорбция из сточных вод тонкодисперсных и растворенных органических веществ. В ходе второй стадии происходит разрушение адсорбированных веществ внутри клеток микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окисление или восстановление). Обе стадии реализуются как в аэробных, так и в анаэробных условиях в зависимости от вида и свойств микроорганизмов.

Биологическую очистку осуществляют и в природных, и в искусственных условиях. В природных условиях очистка происходит на полях фильтрации, на полях орошения, в биологических прудах. Для искусственной биологической очистки применяют специальные сооружения – аэротенки (железобетонные резервуары), очищающим началом в которых служит активный ил (биоценоз). Активный ил представляет собой совокупность микроскопических растений и животных, созданную искусственным путем. Такой компонент в природе не существует. Аэротенк снизу продувается мощным потоком мельчайших пузырьков воздуха, создающим избыток кислорода.

В среде органических веществ (сточных вод), при избытке кислорода в активном иле бурно растут и развиваются бактерии и микрофауна. Бактерии склеиваются в хлопья, обладающие большой рабочей поверхностью, при этом выделяются ферменты, расщепляющие органические загрязнения до простых минеральных веществ. Бактерии активно делятся, их масса увеличивается, склеивается в хлопья и вместе с илом оседает на дно, отделяясь от чистой воды. Таким образом осуществляется минерализация загрязнений сточных вод. Очищенная вода после биологической очистки проходит процесс хлорирования, а ил включается в новый цикл очистки. Время процесса – 6-12 часов.

Суммарные затраты на очистку сточных вод в среднем составляют 10-15% общей стоимости промышленных предприятий. Иногда эти затраты достигают 30%. Кроме того с помощью очистных сооружений не всегда удается решить проблему защиты биосферы от вредных промышленных сбросов. Актуально стоит задача экономии водопользования, решение которой возможно путем создания ресурсосберегающих технологических процессов, а также использования оборотного и повторного водоснабжения (замкнутых водооборотных систем).

Методы контроля качества сточных вод

Контроль состава сточных вод осуществляется системой следующих показателей:

· органолептических показателей воды;

· значением рН среды;

· содержанием грубодисперсных (взвешенных) веществ;

· величиной биологического потребления кислорода (величиной БПК);

· величиной химического потребления кислорода (величиной ХПК);

· количеством растворенного в воде кислорода;

· концентрациями вредных веществ, для которых существуют значения ПДК.

Из органолептических показателей воды (цвет, запах, температура, прозрачность) в реальных практических ситуациях используют лишь цвет и запах. Цвет воды устанавливается измерением ее оптической плотности на спектрофотометре при различных длинах волн проходящего света.

Значение рН определяют электрометрическим способом.

При определении грубодисперсных примесей измеряют массовую концентрацию механических примесей и фракционный состав частиц. С этой целью пробы воды фильтруют, выпаривают и измеряют количество «сухого» остатка.

Под БПК подразумевается количество растворенного в воде кислорода (мг), необходимого для окисления органических веществ, содержащихся в 1л сточной воды, за определенный период времени. На практике обычно используют 5-ти суточное биологическое потребление кислорода – БПК5.. Однако такой показатель ничего не говорит о загрязнении биологически неразложимыми или трудно разложимыми веществами. Поэтому дополнительно применяют показатель ХПК, определяющий расход кислорода на химическое окисление. Для точного – определения этого показателя применяют химические окислители (например, раствор бихромата калия в серной кислоте).

Содержание растворенного кислорода в воде определяют после заключительного процесса очистки, перед непосредственным сбросом ее в водоем. Наибольшее применение имеет йодометрический метод Винклера, позволяющий обнаружить растворенный кислород концентрацией более 0,2 мг/м 3 . Меньшие концентрации определятся колориметрическими методами.

Измерения концентраций вредных веществ, для которых установлены значения ПДК, проводят на различных ступенях очистки, в том числе и перед сбросом в водоемы.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: