Завершающий этап очистки сточных вод включает доочистку стоков от химических примесей. Эти примеси не могут быть удалены с помощью механических или биологических методов. В терапии сточных вод применяются такие технологии, как аэрация, флотация, ионообменная очистка и электрохимическая очистка. Также используется центрифугование, которое позволяет использовать центробежную силу для разделения жидкостей и изоляции мельчайших твердых частиц.
Очистка сточных вод
Очистка сточных вод представляет собой сложный комплекс технологических процессов, обеспечивающих изменение состава сточных вод (к которым относятся бытовые, городские и производственные) с целью защитить водоемы от загрязнений и обеспечить возможность повторного использования очищенной воды.
Методы очистки
Очистка сточных вод может осуществляться различными методами, которые делятся на механические, физико-химические и биологические. В процессе очистки образуются осадки, которые далее подвергаются обеззараживанию, обезвоживанию и сушке. Важно отметить, что осадки могут быть утилизированы после соответствующих процедур. Если для сброса сточных вод в водоем требуется более высокая степень очистки, то после полной биологической очистки проводится глубокая очистка и дезинфекция.
Механическая очистка
Механические сооружения очистки сточных вод предназначены для удаления нерастворенных примесей. К ним относятся решётки (сита), песколовки, первичные отстойники и фильтры. Оборудование решёток (ситов) служит для удаления крупных загрязнений органического и минерального характера из сточных вод. Песколовки предназначены для отделения минеральных примесей, в частности, песка. Отстойники, как правило, имеют горизонтальную или радиальную конструкцию и задерживают оседающие и плавающие загрязнения.
Для очистки производственных сточных вод, содержащих специфические загрязняющие вещества, используются специальные устройства, такие как жироловки, нефтеловушки и масло- и смолоуловители.
На стадии механической очистки сточных вод осуществляется первичная (предварительная) очистка, которая позволяет подготовить сточные воды к следующему этапу — биологической очистке. В результате механической очистки городских сточных вод удается задержать до 60% нерастворенных загрязнений.
Физико-химическая очистка
Физико-химические методы очистки сточных вод преимущественно используются для очистки производственных сточных вод. К таким методам относятся:
- реагентная очистка;
- сорбция;
- экстракция;
- эвапорация;
- дегазация;
- ионный обмен;
- озонирование;
- электрофлотация;
- хлорирование;
- электродиализ и другие.
Биологическая очистка
Биологические (биохимические) методы очистки сточных вод опираются на жизнедеятельность микроорганизмов, которые минерализуют (окисляют) растворенные органические соединения, так как они являются источником питания для этих микроорганизмов. Биологическая очистка может происходить как в условиях, схожих с естественными (например, в так называемых биологических прудах или полях фильтрации), так и в специально построенных сооружениях (таких как аэротенки и биофильтры).
Глубокая очистка
Глубокая очистка направлена на снижение:
- концентрации взвешенных веществ, которые невозможно устранить механическими методами;
- показателей химического и биохимического потребления кислорода (ХПК и БПК), связанных с окислением органических загрязнителей, содержащихся в воде.
В качестве оборудования для глубокой очистки сточных вод (в основном от взвешенных примесей) широко используются различные типы фильтров. Для очистки от растворенных органических веществ применяют установки, основанные на сорбции, биосорбции и озонировании. Глубокая очистка сточных вод от азота и фосфора может быть осуществлена с использованием как физико-химических, так и биологических методов.
Дезинфекция
Дезинфекция является завершающим этапом обработки сточных вод перед их сбросом в водоем. Наиболее распространенным методом дезинфекции является хлорирование воды. Также возможно обеззараживание с применением озона, и используются бактерицидные УФ-лампы.
Где и когда возникает необходимость в очистке сточных вод
Сточные воды классифицируются по нескольким категориям в зависимости от их источника:
— Поверхностные или атмосферные — возникают в результате обильных осадков и таяния снегов;
— Бытовые или хозяйственные — формируются в ходе повседневной деятельности человека;
— Промышленные или производственные — это стоки, получающиеся на предприятиях в ходе различных технологических процессов.
Бытовые и производственные сточные воды подлежат обязательной очистке. В случае наличия централизованной канализации они направляются в очистные сооружения, а в частных домах устанавливаются специальные септики.
Возможные последствия несоблюдения установленных требований к очистке сточных вод
Ключевыми последствиями несоблюдения норм очистки сточных вод являются серьезные, иногда даже необратимые, daños локальным экосистемам. Загрязнение почвы и водоемов приводит к нарушению биологического баланса и может привести к вымиранию целых видов организмов или их вынужденному переселению.
Государство внедряет различные механизмы контроля, и требования к очистке сточных вод изложены в специализированных регламентах. В случае выявления нарушений руководство предприятия может столкнуться с большими штрафами, а в случае систематического применения неочищенных сточных вод может быть приостановлена деятельность предприятия.
Производственные сточные воды
Производственные сточные воды формируются в результате использованием воды в различных технологических процессах, имеющих место на предприятиях.
Факторы, влияющие на количество, состав сточных вод и концентрации загрязняющих веществ, показаны на рисунке 2.
Рисунок 2 — Факторы загрязнения промышленных сточных вод
Типы загрязняющих веществ и их концентрации варьируются от предприятия к предприятию и могут колебаться в диапазоне от нескольких миллиграмм до десятков граммов на литр даже в разных подразделениях одного и того же предприятия.
Сточные воды промышленных предприятий делятся на три категории по степени загрязнения:
Таблица 2 — Виды промышленных сточных вод
| Категория сточных промышленных вод | Описание |
|---|---|
| Условно чистые | не проникают в физико-химический состав водоема и не требуют специальной очистки |
| Нормативно очищенные | как правило, прошли очистку, уровень загрязнений соответствует установленным нормам |
| Загрязненные | не очищались, концентрация загрязняющих веществ превышает установленные нормы. Ожидается, что они будут сброшены в водоемы с учетом разбавления и самоочищения водного объекта |
Сточные воды с предприятий, как правило, содержат как минеральные, так и органические загрязняющие вещества с различной концентрацией и представляют большую опасность для окружающей среды. Поэтому перед сбросом такие сточные воды очищаются до допустимых легального уровня, что разрабатывается специальным проектом, утверждаемым соответствующими службами.
Хозяйственно-бытовые сточные воды
Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются в процессе жизнедеятельности человека, включая использование санузлов, душевых, бань, прачечных, больниц и столовых.
Значимые загрязнения от этих сточных вод можно разделить на два основных типа:
- Фекальные — связаны с жизнедеятельностью человека как биологического существа;
- Хозяйственные — связаны с типичными завтраками и моющими средствами, используемыми в быту.
Поступление и обработка этих сточных вод относительно постоянны как по времени, так и по объему.
Эти воды призваны быть сильно загрязненными и содержат более сотни различных видов микроорганизмов, так как загрязнения могут иметь как растительное, так и животное происхождение. Наличие патогенных микроорганизмов делает эти сточные воды опасными в эпидемиологическом плане. Поэтому контроль обработки и отведения данного рода сточных вод особенно важен.
В частности, согласно МУ 2.1.5.800-99, устанавливаются санитарно-эпидемиологические требования к обеззараживанию сточных вод. Методические указания предусматривают множество показателей, которые обеспечивают соблюдение безопасности при отведении хозяйственно-бытовых вод, которые подлежат контролю. Для этого проводятся микробиологические и паразитологические анализы.
Какие методы очистки сточных вод нам известны?
Механический метод включает использование ультрафиолетового излучения для уничтожения патогенных микроорганизмов и некоторых химических соединений. Химические реагенты, такие как озон, марганцовка, бром, йод и хлор, применяются для удаления серьезных загрязнений. Биологические методы очистки основаны на использовании микроорганизмов.
Механические методы очистки сточных вод
Какие методы задействуются в механическом очищении сточных вод?
- фильтрация;
- отстаивание;
- процеживание.
Комбинирование этих методов позволяет достичь двойного эффекта. Механическое очищение способно значительно улучшить качество отработанной воды, даже в наиболее запущенных случаях. Рассмотрим наиболее распространенные механические способы очистки.
Механизированные решетки. Механизированные сито предназначены для фильтрации крупных частиц. После процесса фильтрации они поступают в специальный мусоросборник. Конструкция механизированных решеток включает отстойники, которые дополнительно помогают в фильтрации взвеси. Илистый осадок, образующийся в результате, оседает на дно. Оборудование позволяет легко сливать очищенную воду через боковое отверстие отстойника.
Отстаивание – вертикальные отстойники. В процессе отстаивания вся взвесь разделяется на слои. Верхний слой отходов образует плавающую пленку, средний слой состоит из воды, а нижний слой содержит более тяжелый осадок. Существуют горизонтальные и вертикальные отстойники, причем горизонтальные необходимы в случаях, когда в сточных водах много коллоидных элементов.
Основная цель отстойников — удалить крупные частицы отходов. Твердые элементы групируются и оседают на дно механизированной решетки. Также стоит отметить, что сточные воды, поступающие в отстойник, проходят процесс расслаивания: легкие частицы поднимаются на поверхность, в то время как более тяжелые оседают. Чистая вода, находящаяся в середине, очищена от всех загрязняющих веществ.
Силы тяжести в отстойниках обеспечивают очистку отходов без гидролиза. Удаление твердых осадков осуществляется легко при помощи насоса, а затем они могут быть высушены. Отстойники работают на минимальных процессах гниения, что позволяет избежать загрязнения водной массы растворенными веществами.
Бензомаслоотделители и нефтеловушки – отстойники с тонкослойными модулями. Эти технологии эффективно справляются с очисткой сточных вод, образующихся в результате переработки нефти. Бензомаслоотделители и нефтеловушки отлично извлекают жиры и масла. Металлические пластины в конструкции ловят молекулы жира и отталкивают воду. Это достигается благодаря коагулянту, который создает подходящие условия для осаждения нерастворимых частиц. Легкие компоненты, такие как жиры и нефть, всплывают и собираются в жироуловителях. В то же время более тяжелые частицы оседают на дне.
Очистка в гидроциклонах. Метод, использующий гидроциклоны, основан на вращении жидкости по спирали. Благодаря центробежной силе тяжелые компоненты отделяются от водяной массы и попадают в накопитель. Очищенная жидкость вытекает через специальное отверстие.
Песколовки – мембраны-ловушки. Они предназначены для фильтрации песка и подобных по структуре частиц. Популярные среди фильтрующих и микрофильтрующих песколовок, а также мембран с центрифугой. Также используются тангенциальные конструкции, которые создают вихревое движение загрязненной воды. Стоки стекают сверху вниз по спирали, а очищенная жидкость поднимается обратно вверх и выходит через специальное отверстие. Небольшая скорость вращения центрифуги способствует осаждению песка; иначе он бы ушел вместе с отфильтрованной водой.
Какая отработанная вода считается самой опасной?
Загрязнение воды на мясокомбинатах, птицефабриках и предприятиях тяжелой промышленности часто превышает допустимые нормы. Дождевая вода, проходя через городские ливневые системы, может загрязняться множеством патогенных микроорганизмов. Среди методов дезинфекции широкое распространение получило обеззараживание воды с помощью ультрафиолетового излучения. УФ-излучение включает свет с длиной волны 200-400 нанометров, который способен разрушать патогенные микроорганизмы и предотвращать их размножение. Ультрафиолетовые лампы являются отличным способом дополнительной обработки сточных вод. Вода, обработанная таким образом, безопасна для сброса в природные водоемы.
Помимо ультрафиолетового излучения, используются и специальные химические реагенты для обработки. Чтобы добиться полной очистки отработанной воды от шлаков и загрязнений, необходимо применять совокупность методов. Например, часто эффективным образом комбинируют механические и химические способы. Процесс очистки сточных вод требует значительных трудозатрат. Чтобы преодолеть загрязнения и сделать воду пригодной для использования, требуется инвестиция в дорогостоящее оборудование и реагенты.
Полностью очищенная вода может снова стать безопасной для питья и бытового использования. Приобретение необходимого оборудования однажды позволяет значительно снизить уровень загрязнения на предприятии. Установки для очистки бытовых сточных вод, такие как биологические фильтры, также являются эффективным решением.
Методы и виды очистки
Для того, чтобы можно было использовать сточные воды для иных нужд, необходима их очистка. Эта операция может быть одно- или многоступенчатой. Выбор подходящего метода зависит от ряда факторов.
- Характер сточных вод (их источник, условия, в которых они образовались).
- Тип загрязняющих компонентов.
- Цель дальнейшего использования, что позволяет определить, какие из перспективных составных элементов допустимо оставить в сточных водах, в каком количестве. Например, для получения технической воды удаляется более 99% вредных веществ.
Механический способ
Механическая очистка применяется в тех случаях, когда оборудование не предназначено для обработки загрязненных жидкостей и требуется снизить концентрацию твердых фракций. Также этот метод используется, когда осадок, отделенный от жидкости, предполагается использовать повторно для других процессов. Применение механического способа оправдано как в качестве основного, так и вспомогательного метода. В первом случае его достаточно для удаления основной массы крупных загрязняющих фракций. Однако чаще механический способ используется совместно с другими методами, что обеспечивает более полную очистку стоков. Для этого сначала сточные воды очищают одним из следующих способов:
- фильтры: разновидности фильтров отличаются конструкцией и размером ячеек, что определяет сферы их применения;
- уловители жидкостей: для сбора бензина, масел и других веществ;
- песколовки;
- отстойники: создают условия для разделения веществ и твердых фракций от жидкости, которые собираются на разных уровнях воды, чаще у поверхности.
Химический способ
Очистка сточных вод с помощью химических реагентов осуществляется в условиях нехватки времени на длительное отстаивание или утилизацию жидкости. Химический метод также подходит для более сложных многослойных процессов отделения загрязнений. Целесообразно использовать химические реагенты, чтобы инициировать изменения в химическом составе веществ. В этом процессе загрязняющие компоненты либо распадаются, либо трансформируются в более простые формы.
Этот процесс может происходить незаметно, но чаще всего выпадает осадок — хлопья, которые представляют собой менее плотные по сравнению с более тяжелыми фракциями. Такие хлопья легче удалить из жидкости с помощью обычного фильтра или мелкоячеистой решетки.
Важно правильно подбирать химические реагенты, поскольку в противном случае могут возникнуть непредсказуемые реакции, сопряженные с образованием газов, пены или новых соединений. Однако при выборе правильных химических веществ возможно удалить из сточных вод до 95% нерастворимых компонентов и до 25% растворимых загрязняющих веществ.
Физико-химический способ
Технологии, основанные на одновременном применении физических и химических методов, значительно повышают эффективность очистки сточных вод. Они позволяют отделять компоненты, которые не могут быть окислены или разрушены — это касается как органических, так и неорганических, а также мелкодисперсных веществ.
- Коагуляция: данный процесс является эффективным средством для объединения более мелких частиц в крупные агрегаты, что повышает эффективность работы фильтров и оборудования.
- Озонирование: этот процесс сопровождается образованием озона из кислорода, что инициирует окисление посторонних загрязняющих веществ.
- Воздействие ультразвуком: используют для очистки сильно загрязненных твердых субстанций, создавая акустические течения под действием ультразвуковых волн. Это приводит к лучшему отделению сложных загрязнений.
- Экстракция: предусматривает двух- и трехслойные способы обработки, упрощая процесс электрохимического извлечения токсичных компонентов.
- Сорбция: что помогает работать с нейтральными и агрессивными средами, достигается благодаря процессам адсорбции и механического задержания.
- Ионообменные смолы: используются для взаимодействия с ионами в растворе и удаления загрязняющих компонентов.
Влияние неочищенных стоков на окружающую среду
Отсутствие использования очистных сооружений и оборудования может привести к тому, что жидкость с высокой концентрацией загрязняющих веществ сделает невозможным использование почвы для сельского хозяйства, а также сделать водозабор для полива и других потребностей невозможным. Владельцы частных домов, кроме того, как и управляющие производственными предприятиями, часто игнорируют необходимость очистки, результатом чего становится сброс токсичных стоков в природную среду. Это, в свою очередь, загрязняет подземные воды, негативно влияя на качество жизни людей.
Установка очистных сооружений не только решает проблему загрязнения окружающей среды, но и предоставляет возможность для утилизации сточных вод. При очистке жидкости задействуются различные методы, основанные на биологии, физике, химии или их комбинациях. Выбор конкретной технологии определяется составом сточных вод и целью их дальнейшего применения или утилизации. Результатом этих действий является очистка воды от твердых фракций, обеззараживание, а также извлечение химических веществ с особыми свойствами и их окисление.
