Методы очистки сточных вод

Проведенные технико-экономические расчеты показывают, что при отсутствии на станциях аэрации аэробных стабилизаторов практически во всех климатических зонах независимо от способа подачи сточных вод на очистку экономически целесообразно применять традиционную схему биологической очистки в аэротенках [5].

Хозяйственно-бытовые – это стоки столовых, бань, прачечных, туалетов и другие. В бытовых сточных водах органические вещества в загрязнениях составляют примерно 58 % и минеральные – 42 %.

По своей природе ХБСВ загрязнения подразделяются на:

• органические (примеси растительного и животного происхождения – белки, жиры, углеводы и продукты их разложения) – 45-58%;
• минеральные (кварцевый песок, глина, щелочи, минеральные масла, минеральные кислоты и их соли – фосфаты, гидрокарбонаты, аммонийные соли и т.п.) – 42-55%;
• биологические и бактериальные (различные микроорганизмы – дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии.)

Все примеси ХБСВ, независимо от их происхождения, делятся на 4 группы в соответствии с размером частиц:

• нерастворимые в воде грубодисперсные примеси, как органи-ческие, так и неорганические (микроорганизмы – простейшие, водоросли, грибы; бактерии и яйца гельминтов). Которые могут выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды. Большая часть может быть выделена из воды посредством гравитационного осаждения;
• вещества коллоидной степени дисперсности с размером частиц менее 10-6 см (гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси, высокомолекулярные соединения). Малый размер частиц затрудняет их осаждение под действием силы тяжести. В зависимости от физических условий примеси могут изменять свое агрегатное состояние и выпадать в осадок;
• примеси молекулярной степени дисперсности с размером частиц менее 10-7 см, образующие при взаимодействии с водой растворы. Для очистки ХБСВ от этих примесей необходимо применять биологические и физико–химические методы;
• примеси ионной степени дисперсности с размером частиц менее 10–8 см – растворы кислот, солей и оснований. Некоторые из них (аммонийные соли и фосфаты) удаляются из ХБСВ в процессе биологической очистки, но однако она не позволяет изменить ее солесодержание воды (для снижения их концентрации используются физика–химические методы очистки).

В зависимости от загрязнения ХБСВ разделяют также на «черные» и «серые».

«Черные» поступают от туалета, включают большое количество крупных включений и загрязнены фосфором, азотом, различными бактериями, а также могут содержать вирусы и яйца гельминтов. «Серые» образуются после купания, мытья и стирки и содержат значительные количества поверхностно-активных веществ (ПАВ), хлоридов и прочих химических веществ.

Бытовые сточные воды считаются среднезагрязненными (концентрация взвешенных веществ составляет 100-500 мг/л) и перед сбросом на рельеф или в водоем должны подвергаться обязательной очистке. 

Сброс сточных вод без очистки наносит огромный ущерб окружающей среде, резко ухудшает санитарно-эпидемиологические состояние на всей территории, прилегающей к месту сброса. Загрязнение водоемов плохо очищенными сточными водами представляет серьезную угрозу функционированию экосистем. В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды, однако он протекает медленно и водоемы уже не справляются со значительным загрязнением.

Бытовые сточные воды поступают в водоотводящую сеть из санитарных приборов зданий и содержат загрязнения минерального и органического происхождения, которые находятся в растворенном, нерастворенном и коллоидном состояниях. Загрязнения органикой в таких водах по БПК полн. достигают 500 мг/л. Такая вода имеет тенденцию к загниванию и требует применения специального оборудования для очистки бытовых сточных вод. Таким оборудованием может быть обычный септик с полем поглощения или станция биологической чистки с применением аэротенка и принудительной подачей воздуха. Очистка бытовых сточных вод не требует применения сложного оборудования, в отличии от очистки промышленных стоков [13].

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами.

Система очистки сточных вод, образованных в результате выпадения атмосферных осадков или таяния снега, предназначена для очистки стоков, поступающих с парковок, промышленных площадок, автомобильных моек и т.д. Такие сточные воды обычно загрязнены по БПК полн. (полная биохимическая потребность в кислороде) до 80 мг/л, по взвешенным веществам до 1000 мг/л, по нефтепродуктам до 30-70 мг/л. Очистка стоков, содержащих нефтепродукты, требует применения наряду с песколовками и грязеотстойниками нефтеуловителей (бензоуловителей). Система очистки сточных вод обычно включает в себя пескоуловитель, бензоуловитель, а в случае сброса стоков в водоем еще и блок угольной доочистки (сорбционный фильтр).

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод – обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения – сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей [8].

 

 

 

2 Методы очистки  сточных вод

 

2.1 Механические  методы очистки сточных вод

 

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения – нефтеловушками, бензомасло-уловителями, отстойниками. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве [15].

Септики.Как правило, септик устанавливается перед устройствами биологи-ческой очистки и выполняет улавливание взвешенных веществ, а также нерастворимых примесей. Фактически – это подземный отстойник, в который из внутренней канализации по трубопроводу поступают нечистоты. Здесь происходит осветление жидкости и выпадение нечистот в осадок. Осветленная жидкость, в свою очередь, поступает в фильтр, а после этого – выводится в почву.

Система подземной фильтрации должна быть расположена гораздо ниже, чем находится место забора питьевых вод с учетом течения грунтовых и подземных вод.

Септик рекомендуется устраивать не ближе, чем 25–30 метров от места размещения скважины или колодца. Остающиеся на дне септика нерастворен-ные фракции необходимо вывозить при помощи специализированной техники.

Механическая очистка сточных вод в септике отлично подходит для использования в хорошо фильтрующих грунтах даже в случае достаточно низкого расположения грунтовых вод (2,5 м и больше).

Если же грунтовые воды находятся близко к поверхности либо встречается водоупорный грунт (суглинок, глина), то потребуется устройство искусственной фильтрующей траншеи, на дно которой должен быть засыпан песок, накрытый слоем щебня, поверх которого будут уложены перфорированные трубы.

Широкое распространение септиков для загородного дома стало возможным благодаря дешевизне и простоте устройства, однако сам по себе септик не в состоянии обеспечить достаточную очистку сточных вод, необходимую для их сброса в водоем либо на рельеф.

Экологически безопасной можно с уверенностью назвать биологичес-кую очистку сточных вод, эффективность которой составляет не меньше 96–98%. Сточные воды после биологической очистки можно без опасения сбрасывать в водоем или на рельеф, к тому же значительно снижается частота вывоза нечистот с использованием ассенизационной машины [1].

Отстойники. Под действием силы тяжести в отстойниках происходит медленное расслоение сточных вод, в результате чего получается диспергированное вещество и дисперсионная среда. Отстойники представляют собой внушите-льных размеров бассейны или резервуары, в которых значительно снижается скорость потока и под действием силы тяжести происходит выделение взвешенных примесей из жидкости.

Как правило, отстойники используют для очистки воды в системах канализации и водоснабжения, в системах ирригационных сооружений и гидроузлов, а также в различных технологических установках для очистки масел, топлива и других веществ.

Отстаивание – наиболее простой метод выделения взвешенных частиц из сточных вод, который, вместе с тем, является и наименее энергоемким.

Отстойные сооружения в зависимости от размещения в технологических схемах очистки вод и назначения можно условно разделить на первичные, вторичные и третичные отстойники.

В частном домовладении сточные воды принято отводить в герметично закрытый бассейн или резервуар-накопитель. Однако главная проблема заключается в том, что объем резервуара не безграничен, а это означает, что при его заполнении необходимо производить регулярную откачку осадков при помощи ассенизационной машины.

Очевидно, что при небольшом объеме резервуара-накопителя и регулярном сбросе вод может потребоваться несколько раз в месяц вызывать ассенизационную машину, что экономически невыгодно. Оптимальным решением будет устройство индивидуального очистного сооружения, в котором комплексно осуществляется механическая и биологическая очистка сточных вод [3].

 

2.2 Химические методы очистки сточных вод

 

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

Очистка проводится с помощью различных реагентов, таких как:

• марганцовка (перманганат калия)
• хлор
• гидроксид натрия
• озон
• известь
• соляная и серная кислоты

Чаще всего химическая очистка проводится как предварительная очистка перед биологической обработкой.

Очистка цианистых соединений осуществляется помощью их окисления до безвредного цианата с помощью окислителя гипохлорита. Если же соединения циана являются простыми или комплексными, то применяется гипохлорит натрия. После нейтрализации и обезвреживания, сточные воды попадают в отстойник, где гидроксид хрома подвергается процессу осаждения. В уже очищенной воде также присутствуют небольшая концентрация цианидов, которая не превышает санитарных допустимых норм.

Этапы химической очистки

Для полноценной очистки используется нейтрализация, окисление и, если возможно, восстановление до качества питьевой воды.

Нейтрализация. Чтобы нейтрализовать загрязненные воды, необходимо чтобы они достигли показателя pH от 6.5 до 8.5. Они считаются практически нейтральными. Весь процесс проводится различными методами, такие как: смешивание щелочных и кислых сточных вод, добавления реагентов, фильтрация кислых вод с помощью материалов, осуществляющих нейтрали-зацию. Также применяется поглощение аммиака кислыми водами и растворение газов щелочными. В некоторых случая при нейтрализации образуются осадки.

Чтобы нейтрализовать кислые воды, используют: цемент, доломит, аммиачная вода, а гидроксид кальция является самым доступным реагентом для данного процесса, который ещё называется известковым молоком – Са(ОН)2, в котором содержится 5-10% активной извести.

Производственные воды, в которых содержится серная кислота, нейтрализуются щелочными соединениями, состав которых зависит от концентрации кислоты. Щелочные воду проходят процесс обработки различными кислотами или кислыми газами [6].

Окисление. Методы окисления проводятся с целью обеззараживания или же когда извлечение вредных компонентов является нецелесообразным. В процессе очистки применяются следующие компоненты-окислители: сжиженные или газообразный хлор, хлорат кальция, бихромат калия, диоксид хлора, кислород воздуха, пиролюзит, озон.