Этапы очистки сточных вод

Очистка сточных вод. Основные этапы

Сточные воды промышленных предприятий изобилуют токсичными включениями. Они наносят ущерб флоре и фауне водоемов, вредны для почвы.

Для очистки сточных вод от вредоносных примесей используется профильное оборудование. Фильтрация стоков происходит на отдельно стоящей станции, либо в рамках производственного предприятия.

При подборе оборудования для очистки учитываются следующие нюансы:

  • Состав стоков. Химический состав сточной воды определяется сферой деятельности предприятия.
  • Объем жидкости, сбрасываемой за сутки. На основании данного показателя рассчитывается производительность станции по очистке сточных вод. Для небольших предприятий достаточно очистных сооружений базового уровня. Фильтрация сточных вод масштабных заводов происходит посредством крупных очистительных комплексов.
  • Экологическая обстановка в регионе. Требования к качеству очистки стоков регламентируются местным законодательством. Учитываются особенности природы региона, специфика действующих производств.

Типовая схема очистки стоков включает в себя несколько этапов: предварительная очистка, биологическая очистка, доочистка, обеззараживание. Ниже мы подробно рассмотрим каждую ступень очистки, поговорим о применяемом оборудовании и специфике его использования.

Предварительная очистка

На предварительном этапе из сточной воды удаляются нерастворимые механические примеси. Стоки проходят через систему решеток и сит. В завершении жидкость попадает в отстойник.

Сита и решетки, задерживающие находящиеся в стоках включения, отличаются величиной ячеек. Устанавливаются модули с крупной, средней и мелкой ячейкой. Количество решеток и сит определяется качественными характеристиками сточной воды.

Для осаждения наиболее мелких примесей используются отстойники. Последующая очистка отстойников осуществляется при помощи специализированной техники.

Биологическая очистка

Очистка сточных вод посредством микроорганизмов. Выделяют два способа обработки сточной воды:

  • Аэробный. Очистка стоков осуществляется при помощи бактерий. В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы потребляют кислород. Обрабатываемая жидкость должна аэрироваться в обязательном порядке. Используются биофильтры с активным илом, а также аэротенки. Габариты фильтрующих емкостей определяются проектной документацией.
  • Анаэробный. Стоки очищаются бактериями, способными выживать без кислорода. Органические вещества, содержащиеся в сточной воде, преобразуются в углекислый газ и метан. Очистка происходит в специальных емкостях – метатенках.

Анаэробный способ является менее затратным. Он не подразумевает дополнительную аэрацию сточной воды.

Дополнительная очистка

Удаляются примеси, оставшиеся в составе стоков. Для этих целей используются коагулирующие растворы. Коагулянты позволяют эффективно бороться со взвесями, а также растворенными солями металлов.

Наибольшее распространение получил титановый коагулянт. Данный реагент эффективнее составов на основе железа или алюминия. Он способен работать при низких температурах, имеет малый расход и приемлемую стоимость.

Очистка сточных вод УФ-излучением

Использование ультрафиолета позволяет удалить из состава стоков патогенную микрофлору. Это завершающий этап очистки. Впоследствии жидкость сбрасывается в водоем, либо на грунт.

Выше перечислены основные этапы очистки сточных вод. При необходимости в процесс водоподготовки могут быть включены дополнительные операции. Возможно использование электролиза, озонирующих аппаратов.

Очистка бытовых сточных вод

Канализация– комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление за пределами населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание. Мощность очистных сооружений канализации в РФ составляет 58,6 млн. м 3 в сутки. Протяженность канализационных сетей в населенных пунктах достигает 114,2 тыс. км. Городами и другими населенными пунктами сбрасывается через системы канализации 21,9 млрд. м 3 сточных вод в год. Из них 76 % проходит через очистные сооружения, в том числе 94 % – сооружения полной биологической очистки.

Система городской канализации могут быть двух видов: раздельная и полураздельная.

1.Раздельная система предусматривает устройство двух сетей для отвода стоков. По производственно-бытовой сети хозяйственно-бытовые и промышленные стоки попадают на очистные сооружения. По ливневому стоку, как правило, без очистки, в ближайший водный объект отводятся дождевые и талые воды, а также стоки, образующееся при поливе и мойке дорожных покрытий города.

2.Полураздельная система отводит на очистку все производственно-бытовые стоки города и бóльшую часть поверхностного (ливневого) стока. Конструктивно эта система состоим из двух самостоятельных сетей: уличной и производственно-бытовой, а также главного отводного коллектора. По нему все стоки попадают на очистные сооружения. Ливневая сеть присоединяется к главному коллектору через разделительные камеры. В камерах при сильном ливне часть практически незагрязненной воды отделяется и сбрасывается по уличной сети в водный объект.

Очистка бытовых сточных вод может проводиться механическими и биологическими методами. При механической очистке сточные воды разделяют на жидкую и твердую фракции. Жидкая часть подвергается биологической очистке в аэротенках и биофильтрах.

1.Фильтрация.Когда сточные воды поступают на очистную станцию, они проходят сначала через систему решеток и сеток, благодаря чему все крупные посторонние предметы не попадают в очистные сооружения.

2.Первичная очистка.Сточные воды поступают в песколовку, где нерастворимые примеси неорганического происхождения выпадают на дно медленно текущего потока. Затем поток воды направляется в бассейн для отстоя (отстойник), где твердые органические частицы постепенно оседают из воды. Отстаивание – чисто физический процесс, здесь не протекает никаких химических или биологических процессов. Оседание органических частиц из воды происходит вследствие уменьшения скорости течения. По мере того, как скорость потока уменьшается, вода все слабее увлекает за собой взвешенные в ней примеси, и органические примеси медленно оседают на дно бассейна. Количество твердых органических веществ, удаляемых в отстойнике, может достигать 35 % всего органического вещества, содержащегося в сточных водах обычного города.

Читайте также:  Встроенная посудомоечная машина 45 см ханса

3.Вторичная очистка. Следующий за отстаиванием процесс предназначен для удаления растворенных органических веществ. В одном из процессов, называемом биохимической очисткой стоков, используются микроорганизмы. Процесс проходит в аэрируемом резервуаре – аэротенке. С одного конца в аэротенк с активным илом из отстойника поступает постоянный поток сточной воды, постепенно сливающейся на другом конце резервуара. На выходе сточные воды содержат большое количество микроорганизмов, но мало растворенных органических веществ. Активный ил удаляет из сточных вод 80-85 % растворенных органических веществ. Популяция микроорганизмов, которая постоянно обитает в аэротенке, использует растворенные органические вещества для питания, роста и размножения. Таким образом, органические вещества удаляются из сточных вод и преобразуются либо в увеличивающуюся биомассу микроорганизмов, либо в конечные продукты биологического окисления. При наличии кислорода эти конечные продукты представляют углекислый газ и воду.

Твердые частицы, образованные в аэротенке с активным илом, находятся во взвешенном состоянии и покидают аэротенк вместе с водой. Эта вода направляется в другой отстойник, где происходит осаждение образованного микроорганизмами осадка. Осадок из второго отстойника, содержащий активные микроорганизмы и на 98-99 % состоящий из воды, смешивается с твердым осадком из первого отстойника. Это происходит в специальной установке – перегнивателе.

Часть осадка, извлеченного из второго отстойника, вновь возвращается в первый резервуар в качестве "посевного" материала. Ил смешивается с потоком сточных вод после первичной обработки. Это дает начало исходной популяции микроорганизмов, которые вновь начнут обработку смеси в бассейне.

Другая, достаточно распространенная процедура вторичной очистки состоит в использовании капельных биофильтров. В этом случае сточная вода поступает в резервуар сверху и просачивается сквозь слой щебня в большой бетонный бассейн. При длительном использовании фильтра на поверхности щебня вырастает слой микроорганизмов, которые используют растворенные в воде органические вещества для роста и размножения. Активны слой, покрывающий щебень, понемногу смывается потоком воды. В результате из сточных вод удаляются взвешенные и растворенные органические вещества. Такие фильтры способны удалить 80-85 % органических веществ.

Твердый осадок, удаленный в отстойнике, смешивается с осадком из первичного аэротенка и поступает в перегниватель. Процесс перегниванияотходов состоит в превращении отстоя (шлама) твердых органических отходов в устойчивый (неразложимый) материал. Процесс происходит в большом подогреваемом резервуаре без доступа кислорода (в анаэробных условиях). В резервуаре развивается особая культура микроорганизмов, которые превращают органические загрязнения в конечные устойчивые продукты, включающие метан и сероводород. Метан обычно сжигается для получения тепла, необходимого для поддержания в перегнивателе требуемой температуры. В результате образуется твердый неразложимый продукт, который затем высушивается на иловых площадках или в вакуумных камерах.

Таким образом, первичная и вторичнаяочистки способны вместе удалять из сточной воды до 90 % органических загрязнений.

4.Третичная очистка.Процесс, следующий за вторичной очисткой, обычно называю третичная очистка. Основная ее задача – удалить из сточных вод соединения азота и фосфора, поскольку именно эти соединения обусловливают эвтрофикацию природных водоемов, что приводит к бурному развитию водорослей. Удаление фосфатов осуществляется путем их химического осаждения с последующим отстаиванием. В сточную воду добавляют соединения железа (II), железа (III), соли алюминия и известь, поскольку фосфаты железа, алюминия, кальция нерастворимы. Образующийся осадок удаляют путем отстаивания, а остаточные его количества – путем фильтрования через слой кварцевого песка, угольной или гранитной крошки и гравия.

Соединения азота содержатся в сточных водах в виде солей аммония, нитратов и нитритов. Данные соединения являются растворимыми и выделить их в виде осадка невозможно. Поэтому применяют метод адсорбции. Он состоит в пропускании потока обрабатываемой воды через башню, заполненную гранулами активированного угля.

Этап третичной очистки, как правило, является очень дорогим и технически трудным. Поэтому его применяют крайне редко.

5.Хлорирование.После третичной очистки в воде могут содержаться патогенные микроорганизмы и вирусы. Для эффективной обработки дозу хлора подбирают таким образом, чтобы содержание кишечной палочки в воде, сбрасываемой в водоем, не превышало 1000 в 1 литре воды, а уровень остаточного хлора составлял бы 1,0-1,5 мг/л. Обработку воды проводят жидким хлором, хлорной известью или гипохлоритом натрия.

Однако хлорирование воды содержит ряд проблем. Хлор и его соединения с аммиаком ядовиты для рыб, обитающих в водоемах. Другая проблема, связанная с хлорированием сточных вод, состоит в том, что в воде вследствие реакции хлора с углеводородами могут образовываться хлорированные углеводороды, которые обладают канцерогенными свойствами.

Поэтому альтернативным методом дезинфекции воды может служить озонирование. Озон – сильное дезинфицирующее средство, он быстро исчезает из обработанной воды и, по-видимому, не образует попутных токсичных соединений.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Каждое предприятие и учреждение в процессе работы образует сточные воды, которые содержат минеральные и органические соединения, патогенные микроорганизмы.

Если бы стоки сбрасывались в природные водоемы без очистки, экосистемы давно бы вымерли. Очень важно извлекать из отработанных вод загрязнения, чтобы не причинить ущерб окружающей среде и человеку.

Принципы очистки сточных вод регулируются законодательством.

Что это такое и для чего необходима?

Очистка сточных вод – мероприятия, с помощью которых из промышленных и бытовых стоков извлекаются загрязнения. Комплекс проводится перед спуском жидкости в водоемы.

Читайте также:  Как подключить микрофон к телевизору philips

Каждое предприятие обязано проводить очистку стоков, это прописано в Водном кодексе РФ и Федеральном законе от 2011 года «О водоснабжении и водоотведении».

Промышленные и бытовые сточные воды могут отправляться на одни очистные сооружения.

Их смешивание оптимизирует соотношение карбона и натрия, карбона и фосфора, что повышает эффективность биологической очистки.

Процесс происходит на производственных или городских очистных сооружениях.

Производственные ЛОС необходимы, если в стоках содержатся агрессивные или биотоксические загрязнения. Основная масса примесей удаляется, затем воды поступают на общепроизводственные сооружения.

Общая схема работы очистных сооружений

Подготовка:

  • Усреднение – смешивание вод с разной концентрацией загрязняющих веществ. Этап длится 18-24 часа;
  • Нейтрализация – в кислые воды добавляют известковое молоко, в щелочные – хлороводород, сульфатную кислоту или углекислый газ;
  • Охлаждение горячих стоков, извлечение взрывоопасных газов.

Механическое извлечение примесей:

  • Осаждение в отстойниках;
  • Центрифугирование;
  • Удаление масел, жира, нефтепродуктов;
  • Фильтрование через нейтрализующие, абсорбирующие и тканевые материалы;
  • Реагентная обработка стоков коагулянтами;
  • Аэрация для извлечения сероводорода, аммиака, углекислого газа, диоксида серы;
  • Фильтрация через мембраны.

Деструктивная очистка – разрушение загрязнений и расщепление их на безвредные соединения:

  • Окисление, восстановление, трансформация, деструкция органики аэробными и анаэробными микроорганизмами;
  • Окисление активным хлором или пероксидом водорода, восстановление водородом, фотокаталитическое и электрохимическое окисление;
  • Термическая деструкция – сжигание.

Доочистка (глубокая очистка) – физическая, химическая или биологическая обработка сточных вод:

  • Осветление;
  • Фильтрование через зернистые загрузки;
  • Микрофильтрация;
  • Дезинфекция.

После полной очистки сточные воды спускают в водоемы или возвращают в производственный цикл. Глубокую очистку можно не проводить при сбросе малого количества стоков в мощный водоем.

Разница между очищением и обеззараживанием

При очистке удаляются механические и химические примеси.

К вредным микроорганизмам относятся патогенные и условно-патогенные бактерии, их споры, вирусы, грибки, гельминты и их яйца.

  1. Химические: обработка воды озоном, диоксидом хлора, гипохлоритом натрия, полимерными антисептиками. Эти вещества убивают патогенов или делают их неспособными к размножению;
  2. Физические: обработка воды ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком;
  3. Комплексные: комбинирование химических и физических методов.

Требования и нормативные документы

Сточные воды должны очищаться до уровня ОДУ или ПДК, особенно если их возвращают в рыбохозяйственные водные объекты. Такое правило прописано в СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».

После биологической очистки БПКп должно снизиться до 15 мг/л, а взвешенные вещества – до 70 мг/л.

После глубокой очистки показатель БПКп не превышает 3-5 мг/л, а концентрация взвесей – 1-2 мг/л.

Другие требования и нормативные документы:

  1. ГН 2.1.5.689-98 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»;
  2. ГН 2.1.5.690-98 «Ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

Этапы извлечения загрязнений

Существует 3 степени извлечения загрязнений из сточных вод:

  • Первичная – удаление мусора, крупнодисперсных примесей, поверхностных загрязнений и взвешенных веществ.
  • Вторичная – разложение органических стоков.
  • Третичная (доочистка) – извлечение взвешенных и коллоидных частиц, пестицидов, фунгицидов, осаждение остатков фосфора, азота, снижение ХПК. Показатели доводятся до норм ОДУ или ПДК.

На этих стадиях прибегают к помощи следующих методов:

  1. Механические – использование стационарных или подвижных фильтрующих установок: грубых фильтров, отстойников, ловушек поверхностных загрязнений. После механической очистки количество загрязнений в стоках снижается на 30-60%.
  2. Биологический – очистка с помощью живых микроорганизмов: бактерий, грибков, простейших. Микроорганизмы используют органику как пищу и превращают ее в безопасный биогаз, метан и воду. Биологические методы избавляют от 92-96% загрязнений.
  3. Физико-химический – очистка стоков от растворенных примесей и взвешенных веществ с помощью законов физики и химических реактивов. Из вод удаляется 96-98% мелкодисперсных частиц.
  4. Дезинфекция – уничтожение болезнетворных бактерий, вирусов. По нормативам сточные воды не должны содержать возбудителей заболеваний, поэтому эффективность обеззараживания достигает 99,9%.

Для очистки от бензина, мазута, керосина, нефтяных масел наиболее активно используют нефтеловушки и пористые сорбенты:

Очищение различных стоков

Промышленных

Производственные и промышленные сточные воды необходимо очищать, чтобы снизить нагрузку на городские сооружения. Технологическая схема принципиально отличается в зависимости от состава стоков. Некоторые стоки насыщены органикой, другие – ионами тяжелых металлов.

Показатели КВЧ (общее количество взвешенных частиц), БПК5 и ХПК могут достигать десятки сотен мг/л. Уровень кислотности часто превышает 6-9.

Перед сбросом стоков в городскую систему очистки БПК5 доводят до 400 мг/л, а рН сокращают до 6-9. Технологическая схема выбирается в зависимости от состава вод.

Вышеописанные методы комбинируются в разной последовательности, некоторые могут упраздняться.

Бытовых

К этой категории стоков относятся воды из санузла, кухни, прачечных и воды, которые образуются после мойки помещений. Около 58% загрязнений – органические, а 42% – минеральные. В бытовых стоках содержатся моющие средства и возбудители заболеваний.

Распространенные методы очистки хозяйственных сточных вод – биологические. Обязательно используются обеззараживатели и реактивы для дезинфекции.

Поверхностных

К этим стокам относятся:

  • дождевые;
  • талые;
  • поливомоечные воды с населенных пунктов и промышленных площадок.

Через дренажную систему жидкость попадает в канализацию, затем поступает в отстойник.

Часть примесей осаживается, после чего стоки перекачиваются к флотатору, где удаляются нефтепродукты.

Потом происходит очистка на механических и сорбционных фильтрах. Стоки обеззараживаются и возвращаются в природные водоемы.

Виды сооружений

В таблице охарактеризовано оборудование, которое применяется на разных этапах очистки стоков.

Для механического этапа:

Читайте также:  Принцип действия тепловых действий
Установка Что собой представляет Принцип работы
Песколовки Горизонтальные или вертикальные установки продолговатой формы. Вода движется по оборудованию со скоростью 0,15-0,3 м/с. При таком темпе минеральные примеси диаметром от 0,25 мм оседают на дне, а мелкие частицы органики остаются в воде.
Отстойники Резервуары, где вода стоит или очень медленно двигается. Механические примеси оседают на дно под силой земного притяжения.
Решетки Фильтрующее полотно из металлических стержней, которые находятся на расстоянии 2-8 мм друг от друга. Вода проходит через стержни, а крупный мусор задерживается.
Нефтеловушки и нефтепескоуловители 3-4 отдельных камеры, соединенных между собой. В камерах стоки отстаиваются, проходят через решетку и коалесцентный фильтр, сорбционные материалы.

Для физико-химического этапа:

Установка Что собой представляет Принцип работы
Флотаторы Резервуары, в которых образуются пузырьки газа. Они генерируются электронасосом / в процессе электролиза / вращающимися турбинами. Пузырьки газов поднимаются и захватывают с собой мелкодисперсные частицы.
Флокуляторы Система труб, в которых коагулянт смешивается со стоками, и происходит химическая реакция. Коагулянты объединяются с загрязнениями, образуют крупные хлопья и выпадают в осадок.

Для биологического этапа:

Установка Что собой представляет Принцип работы
Аэротенки Прямоугольный резервуар, по которому протекают стоки, смешанные с активным илом. Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами.
Мембранные биоректоры Аэротенк с мембраной, которая задерживает активный ил после переработки органики. Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами.
Биофильтры Резервуар с загрузочным материалом, на поверхности которого образуется пленка из микроорганизмов. Воды проходят через пористый фильтр-загрузку. Биологическая пленка на гранулах расщепляет загрязнения.

Фильтрационные системы:

Установка Что собой представляет Принцип работы
Неподвижные перегородки Установки с фильтрующим полотном разной пористости. Вода проходит через фильтры, и загрязнения остаются за разделительным полотном.
Зернистые фильтры Гранулированные пористые материалы, которые засыпаются в трубы, резервуары, колбы. Вода проходит через гранулы абсорбирующего материала, и загрязнения накапливаются на их поверхности.
Ультрафильтрационные системы Фильтры, оснащенные мембранами – материалами с размером пор до 0,2 мкм. Мембраны пропускают воду, а высокомолекулярные загрязнения (99,9% примесей) задерживают.

Оборудование для дезинфекции:

Установка Что собой представляет Принцип работы
Озонаторы Электрические установки с длинными шлангами. Приборы генерируют озон, который по трубкам проникает в воду. Озон окисляет липиды и липопротеины клеточной стенки бактерий. Это приводит к структурным изменениям, несовместимым с жизнью клеток.
УФ-обеззараживатели Аппараты, оборудованные несколькими лампами. Они погружаются в воду и там излучают УФ-лучи. Лампы генерируют волны длиной 200-280 нм. Они разрушают генетический аппарат вредоносных бактерий и вирусов, что не дает им размножаться.

Возможные проблемы

Нормы содержания загрязнений в очищенных стоках хотят приравнять к мировым, а на большинстве предприятий России используется физически устаревшее оборудование.

Очистка по технологиям, разработанным в прошлом веке, не снижает уровень примесей до нужных показателей.

Современное оборудование дорогое. Например, УФ-обеззараживатели установлены только в столице и нескольких крупных городах. В большинстве населенных пунктов оборудование изжило себя настолько, что часто стоки сбрасывают в водоемы без очистки.

Некоторые частные предприниматели не хотят вкладывать средства в постройку очистных сооружений. Они сбрасывают в реки загрязненные воды.

  • Выбор неэффективной технологической схемы;
  • Отсутствие возможности утилизировать или захоронить мусор, загрязнения, побочные продукты;
  • Нехватка денег на электроэнергию, обслуживание и ремонт оборудования, транспортные расходы.

Существующие проблемы можно решить только на законодательном уровне: увеличить штрафы за нарушения, финансировать городские очистные сооружения и контролировать расход денег, поощрять частников вводить новые технологии, предлагая им различные скидки и льготы.

Чаще должны устраиваться честные проверки, которые могут быть спонтанными – без предупреждения.

Компании

Очисткой городских стоков в столице занимается «Мосводоканал».

Это коммунальное предприятие, в распоряжении которого очистные сооружения:

  • Курьяновские;
  • Люберецкие;
  • Южно-Бутовские;
  • Зеленоградские.

Во всех крупных городах есть свои очистные сооружения, которые контролирует местный водоканал.

Частные компании проектируют и строят очистные сооружения для промышленных предприятий и хозяйственных комплексов. Крупная фирма в России – Ecolos. Она делает очистные станции разных масштабов под ключ, ориентируясь на потребности заказчиков.

Еще одна крупная компания с аналогичной деятельностью – «РЕАТОРГ». Она занимается экологическим инжинирингом, ремонтно-строительными работами, проектно-сметными расчетами и т.д. Компания ориентирована на промышленные объекты.

Интересное видео

Смотрите полезный видеоматериал, в котором рассказано о принципе работы очистных сооружений.

Заключение

Сточные воды делятся на:

  • Промышленные;
  • Хозяйственно-бытовые;
  • Поверхностные.

В зависимости от их состава используются разные технологии очистки до нормативного уровня. В целом схема стандартная: подготовка стоков, механическая, биологическая, физико-химическая очистка и дезинфекция. В некоторых случаях биологическая очистка не эффективна, например, для стоков гальванического производства.

Все сточные воды должны очищаться до уровня ОДУ и ПДК. Числовые значения прописаны в гигиенических нормативах. Обработанная вода спускается в природные водоемы, и она не должна нести вред экосистеме.

Бытовые сточные воды очищаются на государственных сооружениях. Каждое промышленное предприятие должно иметь свой комплекс для улучшения качества стоков. Оно может скидывать воду в общую систему только после частичного извлечения опасных веществ.

Составлением проекта и производством оборудования для предприятий занимаются частные компании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *